#simp's

Bestaat donkere materie uit macro’s? Credit: Max-Planck Institute for Astrophysics

Het favoriete model voor de verklaring van donkere materie was jarenlang dat van de WIMP’s, weakly interactive massive particles, zware deeltjes die alleen via de zwakke en gravitationele wisselwerking met andere deeltjes kunnen reageren en daarom vrijwel onzichtbaar zijn. Maar omdat tientallen experimenten die over de hele wereld én daarbuiten worden uitgevoerd tot nu toe geen resultaat hebben gehad zoeken steeds meer natuurkundigen hun heil tot alternatieven, zoals WISP’s en SIMP’s. En nu komt daar een nieuw model op ons af, dit keer van de natuurkundigen David M. Jacobs, Glenn D. Starkman en Bryan Lynn (Case Western Reserve University, VS). Dit drietal denkt dat donkere materie niet bestaat uit elementaire deeltjes, maar uit klompen materie, Macro’s genaamd. Die macro’s (van macroscopische objecten) zouden niet uit vreemde deeltjes bestaan, die niet verklaard worden door het Standaard Model, maar uit gewone, bekende elementaire deeltjes. Nou ja, helemaal gewoon zouden die macro’s ook weer niet zijn, want volgens het drietal zouden ze bestaan uit een mix van ‘vreemde quarks’, da’s een zwaar type kortlevende quark, en neutronen, en zouden die macro’s tijdens de oerknal zijn ontstaan. Normaal gesproken hebben die quarks en neutronen een korte levensduur, maar gebonden met protonen in helium kunnen ze langer leven. De macro’s zouden 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 neutronensterren. Bron: Universe Today.

Credit: ALF KAEHLER, OLIVER HAHN AND TOM ABEL/KAVLI INSTITUTE FOR PARTICLE ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY

Je hebt wel eens dat je iets zoekt en geheel in de verkeerde richting aan het zoeken bent. Het overkomt onszelf, het overkomt de politie die de verkeerde persoon achtervolgt, maar het overkomt ook de natuurkundigen die denken dat ze donkere materie moeten zoeken in de hoek van de WIMP’s, de weakly interactive massive particles, zware deeltjes met massa’s tussen 1 en 1000 keer dat van een proton, die slecht reageren op gewone materie, alleen via de zwaartekracht en zwakke wisselwerking. Dát donkere materie bestaat weten we via indirecte bewijzen al zeker, bijna 85% van alle materie in het heelal is donkere materie, de andere 15% bestaat uit de bekende protonen, neutronen, elektronen, enzovoorts.

Drie manieren om WIMP’s te detecteren, alle drie hebben ze tot nu toe niets opgeleverd (uit: http://www.slideshare.net/jgwacker/the-simp-miracle

Jarenlang leken de hypothetische WIMP’s dé kandidaat voor donkere materie, maar omdat alle experimenten die zoeken naar signalen van WIMP’s niets hebben opgeleverd zie je steeds meer natuurkundigen die stellen dat we verkeerd aan het zoeken zijn en dat we ergens anders moeten zoeken. Een paar weken geleden had ik bijvoorbeeld het verhaal van de WISP’s, de weakly interactive slim particles (‘slim’ in de zin van zeer licht) of weakly interactive sub-eV particles, twee verklaringen voor die ene term, lichte deeltjes zoals axionen of verborgen fotonen, die iets meer kunnen reageren op gewone materie. En nu is daar een nieuw model, voorgesteld door Yonit Hochberg (Lawrence Berkeley National Laboratory) en collegae, dat uitgaat van zogeheten SIMP’s, strongly interactive massive particles. Hochberg en z’n team zijn typische out-of-the-box denkers, die vanwege het ontbreken van enige signalen voor het bestaan van WIMP’s anders zijn gaan denken. Volgens hen bestaat donkere materie uit relatief zware deeltjes – met pakweg 1/10e van de massa van het proton – die wel sterk kunnen reageren, dat wil zeggen die sterk onderling kunnen reageren. De kracht tussen de SIMP’s lijkt op de sterke wisselwerking tussen quarks, binnenin het proton en neutron: die kracht zorgt ervoor dat ze altijd bij elkaar blijven, waardoor het onmogelijk is een los, geïsoleerd quark in de vrije natuur te zien.

Quarks in een proton zijn gebonden door de sterke wisselwerking. Credit: Arpad Horvath -

Willen SIMP’s echt de mysterieuze donkere materie vormen dan moeten ze volgens Hochberg wel aan één voorwaarde voldoen: SIMP’s kunnen alleen verdwijnen als er drie met elkaar in botsing komen en het resultaat twee nieuwe SIMP’s is. Twee SIMP’s kunnen ook botsen en dan vormen ze gewone materie (net zoals twee elkaar annihilerende WIMP’s), maar dat komt veel minder vaak voor dan drie botsende SIMP’s. Het zoeken naar signalen van SIMP’s zou gelegen zijn in de energie die vrijkomt bij de 3→2 botsingen tussen SIMP’s en dat zou met name te zien moeten zijn bij de lichte elektronen. Kijken alle WIMP’s-experimenten, zoals CMDS en XENON100, naar de zeldzame interacties tussen passerende WIMP’s en zware atoomkernen, Hochberg en z’n team denken dat je juist naar interacties met lichte elektronen moet kijken. Volgens hen zijn SIMP’s de verklaring voor donkere materie en niet WIMP’s. Diverse simulaties van de ontwikkeling van grootschalige structuren in het heelal, zoals de afbeelding bovenaan laat zien, tonen discrepanties met de WIMP-modellen. De SIMP’s zouden die discrepanties niet hebben. Bron: Sciencemag.

A photo I found online - source below.  This appears to be from fall 2010.

Location of Simp's

[Edited in 2026 to add the below details]

https://maps.app.goo.gl/FvVeH7SVzmQdBWi48

Google Earth (street view photos from 2007, 2023, 2025)

35°56'26.0"N 76°32'00.9"W