Artikulu honen jatorrizkoa The Conversation argitalpenean aurki daiteke.

Kosmosa fisikaren ikuspegitik ulertzeko lehia Erdi Aroko justa balitz, materia iluna Ivanhoe litzateke. Ikusle guztiak arnasari eusten leudeke heroiak kasketa noiz kenduko bere benetako aurpegia ikusteko.

Zientziaren erronka honek beharrezkoa du bi talde elkarlanean jartzea, pixkanaka batak besteaz dituen aurreiritziak albo batera utzita. Alde batetik, kosmologia daukagu, unibertsoko eskalarik handienak ikertzen dituen alorra. Bestetik, goi-energien fisika. Eta, gero eta argiago daukagu materia iluna ulertzeko behar-beharrezkoa dela elkarlana.

Materia ilunaren misterioa

Materia iluna, unibertsoaren osagai itzurkor hori, existitzen dela ukatzea astakeria da gaur egun. Heterodoxia edo ezjakintasuna izan daitezke jarrera horren oinarri bakarrak.

Galaxien errotazio kurbek, grabitazio leiarren efektuak edo mikrouhinen hondo kosmikoak argi eta zalantzarik gabe erakusten dute materia horren existentzia.

Misterioa maila mikroskopikoan azalduko lukeen partikula eredu bat izatea gustatuko litzaiguke. Horrela, zelanbait, ezagutzen dugun fisikarekin lotua egongo litzateke. Eta “zelanbait” diot grabitateak arazo bera daukalako, ez baitakigu zein partikularekin dagoen lotua. Ez dezagun, baina, bide hori urratu, ez digu-eta argirik egingo gure gai honetan.

Zergatik uste dugu ezagutzen dugun materiaren dinamika aztertuz materia horren beste forma batzuk aurkituko ditugula? Bada bat datorrelako tradizio luze batekin. Historian izan dugun adibiderik ezagunena eta garrantzitsuena Uranoren orbitarena da. Izan ere, orbita horren bitxitasuna ez zen ulertu Neptunok ezkutuko astroa izateari utzi zion arte, orduan lortu baitzuten buru-hausgarriaren pieza guztiak lotzea. Materia ilunarekin antzeko zerbait gertatzea espero dugu.

Protoian dago koska

Duela hilabete batzuk proposamen harrigarri bat sortu zen materia ilunaren izaera azaltzeko. Proposamena sinplea da: deserrotutako neutroi itsasoa. Baina, fisikako zein agentetatik leudeke deserrotuta? Ba, hara non, protoietatik. Bitxitasun hori da, hain zuzen ere, eredu arraro eta berri hau azaltzen duena.

Ezagutzen dugun kosmosean badago gauza bat benetan bitxia: protoiek eta neutroiek ia masa bera dute. Horri esker, elkarrekiko kidetasuna dute, eta atomo egonkor bilakatzen dira. Beste era batera esanda: taula periodikoa den bezalakoa da partikula mota bi horien antzekotasunagatik.

Aldiz, protoiak pixkatxo bat astunagoak balira, masa gutxiagoko partikuletan desintegratuko lirateke (pioiak, kanoiak) eta zenbait hondakin arinagotan. Hau da: jatorrizko partikularen masa sortutako partikula guztien masa baino handiagoa izan behar da (Einsteinen formulari jarraikiz). Eta protoiaren masa handiagoa izanda, hainbat partikula interesgarri sortzeko aukera legoke. Besteak beste, zergatik ez, materia ilunari sendotasuna emango lioketenak.

Baina lasai, ez ikaratu: ezagutzen ditugun protoiak oso-oso egonkorrak dira. Big Bangetik gaur arte igaro den denbora protoi horietako edozeinek osorik iraungo duen denboraren koatrilioiren bat baino ez da.

Ispilu unibertsoa

Aipatutako azterlanaren hipotesia da partikuletarako daukagun ohiko ereduarekin mimetizatutako alde ilun bat existitzen dela. Noski, mundu ilun paralelo horrek bere partikulak eta horien arteko interakzio propioak izango lituzke. Bien arteko paralelismo edo ispilu simetria horren bidez azalduko litzateke zergatik dauden hainbat materia arrunt eta materia ilun eta horien arteko antzekotasuna.

Bi aldeen arterako proposatutako harreman horri simetria diskretua esaten diogu.

Harreman matematiko mota horiek oso garrantzitsuak dira partikulak eremu kuantikoen kitzikadura gisa deskribatzen dituzten teorietan. Duela gutxi proposatutakoaren antzekoa da hein batean paritate simetria. Chien-Shiung Wu-k egindako aurkikuntzak hautsi egin zuen paritate simetria hori, ikusi baitzuen elektroien emisioek bazutela norabide preferenterik kobaltoaren zenbait atomo mota desintegratzean. Horrek indartu egiten du protoiak edo horien multzoak (atomoak) beste partikula batzuetan eraldatzeko prozesua oinarrizko fisika ulertzeko ohiko baliabidea dela dioen teoria.

Hain zuzen ere, ispilu unibertso iluneko protoiak pixkatxo bat astunagoak balira, berehala desintegratuko lirateke. Edo beste era betera esanda, protoi ilunak lurrundu egingo lirateke. Horrek bertan behera utzitako neutroien arrastoa utziko luke, baina ez lukete, ez, nolanahiko patua izango neutroi horiek, materia iluna osatuko bailukete. Hori bat etorriko litzateke materia ilunak interakzio oso gutxi duela erakusten duten behaketekin. Kontrakoa gertatuz gero, dentsitate handiko pilaketak existitu beharko lirateke, eta egun, ez dugu horren frogarik.

Alde iluna

Baina uste izatekoa da gure unibertsoaren ispilu den unibertso horretan ere elementu kimiko arinenak sortzeko prozesu bat gertatu zela. Nukleosintesiaren etapa hori Big Bangaren lehen minutuetan gertatu zen, eta etapa horretan sortu zen, ustez, ispilu unibertsoa eta unibertso horretako hidrogenoaren "bertsio iluna", helioarena, eta proportzio txikiagoan, litioarena. Baina elementu horien bizi iraupena oso-oso laburra izango zen, elementu horietako protoi ilunen iraupena hutsala izango bailitzateke.

Alde ilunak tenperaturaren berezko ibilbidea izango luke. Hasieran, ispiluaren bi aldeek tenperatu bera izango lukete energia truke handiaren ondorioz. Horren oinarria bosoiak izan daitezke Higgsen bosoia edo fotoi xumeak. Baina bai batzuek zein besteek, aztarnaren bat utziko lukete hadroien talkagailu handian edo mikrouhinen hondoan, hurrenez hurren.

Gero, berezko ezaugarri fisikoen ondorioz, alde iluna ohi baino askoz azkarrago hoztuko litzateke. Garai horretatik litekeena da erlikiaren bat geratzea, neutrino antzuak, eta, agian, posible izango da ustezko partikula iheskor horiek detektatzea.

Bukatzeko eta txantxa bat eginda, esan dezakegu badugula zer argitu materia ilun horretan. Baina, antzinako poema gotikoak dioen legez, egin diezagula argi (ispilu baten) isla lauso batek gau ilunean barik materia ilunean.