Computersimulatie van het web van donkere materie in het universum. Credit: Illustris
Kijk, we wéten dat donkere materie bestaat. Immers, zonder die mysterieuze substantie zou plots zo’n driekwart van de massa van het heelal spoorloos verdwenen zijn. Helaas zijn directe zoektochten naar donkere materie op niets uitgelopen. Uit wat voor deeltjes het ook is opgebouwd, het is bijna onmogelijk om deze deeltjes ook te detecteren, zo blijkt de laatste jaren althans.De bekendste kandidaten zijn Weakly-Interacting Massive Particles (WIMP’s) en axionen. Vooral WIMP’s zijn interessant, want hun bevestiging zou een flinke steun in de rug betekenen van supersymmetrie. Overal ter wereld zijn supergevoelige detectoren aan het speuren naar WIMP’s en axionen maar vooralsnog met geen enkel resultaat. Niks, noppes, nada. Bestaat donkere materie dan wel uit mysterieuze subatomaire deeltjes? Volgens een drietal natuurkundigen (Jacobs, Starkman en Lynn) betekent de non-detectie van donkere materie dat we het idee van kleine deeltjes wellicht moeten loslaten. Zij denken dat donkere materie is opgebouwd uit “normale” materie en dat allerlei exotische natuurkunde achterwegen gelaten kan worden.Sterker nog, de basisbestanddelen van donkere materie zijn volgens hen helemaal geen deeltjes, maar veel grotere brokken die in omvang wisselen, van objecten met een massa vanaf 55 gram tot de massa van een planetoïde (˜10^17 gram) en nog zwaarder, tussen 10^20 en 10^24 gram, hun dichtheid zou vergelijkbaar met die van atoomkernen zijn, da’s de dichtheid van neutronenster.
Supersymmetrische donkere materie. Credit: Sky & Telescope / Gregg Dinderman.
Okee, zijn de MACHO’s (MAssive compact halo object’s) dan weer terug van weggeweest? Nou nee, de zogenaamde “donkere materie macro’s” van de betrokken onderzoekers bestaan niet uit mislukte sterren, zwarte gaten, zwerfplaneten en dergelijke. Maar ze bestaan wél (deels) uit “normale” deeltjes die bij de oerknal zijn ontstaan, zoals quarks en leptonen.Waarom zien we ze dan niet? Omdat macro’s voor een deel zijn opgebouwd uit strange quarks, een (zoals de naam al zegt) “vreemd” neefje van de quarks die in protonen neutronen gevonden kunnen worden. Maar, er doemt dan direct een nieuw probleem op: strange quarks zijn uiterst instabiel. Maar dat hoeft dus geen probleem te zijn: neutronen zijn ook behoorlijk instabiel, tenzij ze gebonden zijn aan protonen in een atoomkern. Wat voor neutronen geldt, zou ook voor strange quarks kunnen gelden, toch?”Dit opent de mogelijkheid dat bij de oerknal stabiele klonters van strange matter zijn geproduceerd, die zijn opgebouwd uit strange quarks en/of exotische staten van quarks en/of baryonen”, aldus Starkman. En laat deze vorm van donkere materie nou helemaal in overeenstemming zijn met het Standaard Model! Dat is natuurlijk een enorm voordeel, hoewel wellicht een teleurstelling voor de aanhangers van “nieuwe natuurkunde”. Bron: Universe Today.
Oorsprong van protonen door elektromagnetische interactie
positron gemaakt
de β + verval (één van de twee typen bètaverval)
het verval van positieve muonen (z. B. van kosmische straling)
in de proton-proton reactie
en de paarvorming hoge-energie botsingen, namelijk:
Interactie van harde gammastraling met materie,
Experimenten bij deeltjesversnellers,
Interactie van kosmische straling met de atmosfeer van de Aarde,
Aardse gammaflitsen.
In een normale omgeving “verdwijnen” positronen binnen een korte tijd door de wederzijdse vernietiging met elektronen, meestal met emissie van twee fotonen. De vernietiging kan de vorming van een Positroniumatoms voorafgaan. Slechts in een zeer goede stofzuiger positronen kunnen worden opgeslagen door magnetische velden.