Strona głównaPytania → Co to jest materia egzotyczna...

Co to jest materia egzotyczna i czy ją odkryto?

Pytanie

Pyta Maciej

Co to jest materia egzotyczna i czy ją odkryto? Czy można byłoby ją wytworzyć?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Pojęcie materii egzotycznej nie jest określone w sposób jednoznaczny. Jedną z możliwości jest określenie tym terminem materii złożonej z jakichkolwiek egzotycznych cząstek, tj. cząstek niewystępujących w Modelu Standardowym (MS). Ciemna materia we Wszechświecie jest prawdopodobnie złożona z niewystępujących w MS cząstek elementarnych, a jednocześnie jej istnienie jest potwierdzone przez obserwacje astrofizyczne. Nie możemy jednak powiedzieć, że odkryliśmy cząstki ciemnej materii, gdyż wiele skrajnie różnych hipotez co do ich masy i siły oddziaływań jest niesprzecznych z obserwacjami. Cząstki ciemnej materii próbujemy wytworzyć w LHC, ale nie jesteśmy pewni, czy to się uda – mogą się one okazać zbyt ciężkie albo zbyt słabo oddziałujące.

O innych hipotetycznych cząstkach spoza MS wiemy jeszcze mniej, tj. w żadnym sensie nie możemy twierdzić, że je odkryto. Hipotezy dotyczą na ogół cząstek, które potencjalnie można wytworzyć.

Inna będącą w użyciu definicja materii egzotycznej określa ją jako materię, która w ogóle nie jest złożona z cząstek elementarnych o nieujemnej masie i energii. Przykładem tutaj może być ciemna energia we Wszechświecie, do której wkłady dają pola skalarne przyjmujące niezerowe próżniowe wartości oczekiwane, takie jak pole Higgsa. Ogłoszone w 2012 odkrycie (wytworzenie) cząstki Higgsa można uważać za potwierdzenie istnienia pól skalarnych przyjmujących niezerowe próżniowe wartości oczekiwane, a zatem za potwierdzenie istnienia materii egzotycznej. Również sam fakt, że niezerowa gęstość energii próżni jest potrzebna do zgodnego z obserwacjami opisu ewolucji Wszechświata może być uznany za przejaw istnienie materii egzotycznej. Musimy jednak pamiętać, że dotąd nie udało nam się w sposób naturalny wyjaśnić dlaczego obserwowana astrofizycznie gęstość energii próżni jest o wiele rzędów wielkości mniejsza niż wkład do niej od pola Higgsa.

Listę innych rodzajów materii określanych mianem egzotycznych można znaleźć na tej stronie.