KOSMIČKO TKANJE

TAJNE TAMNE MATERIJE

NASA

NASA

Deset najvećih neodgovorenih pitanja u vezi sa misterioznom tvari koja ispunjava kosmos.

Tridesetih godina prošlog veka, švajcarski astronom po imenu Fric Cviki je primetio da galaksije u udaljenom jatu kruže jedna oko druge mnogo brže nego što je trebalo, kada se uzme u obzir količina vidljive mase koju imaju. On je tada predložio pretpostavku da u galaksijama postoji i nevidljiva supstanca, koju je nazvao tamna materija.

Od tada su istraživači potvrdili da se ovaj misteriozni materijal može naći širom kosmosa i da je šest puta veći od normalne materije koja čini stvari poput zvezda i ljudi. Ipak, uprkos tome što znaju da tamna materija postoji u celom univerzumu, naučnici uglavnom i dalje imaju mnogo pitanja o njoj. Evo 10 najvećih neodgovorenih pitanja o tamnoj materiji.

1. Šta je to tamna materija?

Prvo pitanje možda najviše zbunjuje. Istraživači zapravo nisu sigurni šta je tačno tamna materija. U početku su neki naučnici pretpostavili da se sastoji od malih bledih zvezda i crnih rupa, ali detaljna posmatranja nisu otkrila ni približno dovoljno takvih objekata da bi se objasnio njihov uticaj na tamnu materiju, rekao je fizičar Don Linkoln za Live Science.


Don Linkoln
(Facebook)

Trenutni vodeći kandidat za objašnjenje sadržaja plašta tamne materije je hipotetička čestica koja se zove slabo interaktivna masivna čestica ili WIMP, koja se ponaša poput neutrona i potencijalno je između 10 i 100 puta teža od protona, napisao je Linkoln. Ipak, ovo nagađanje je samo dovelo do još pitanja – na primer…

2. Možemo li da se otkrije?

Ako je tamna materija napravljena od WIMP-ova, oni bi trebalo da budu svuda oko nas, nevidljivi i jedva uočljivi, ali ipak tu. Zašto ih onda još nismo otkrili? Iako ne bi imali mnogo interakcije sa običnom materijom, uvek postoji mala šansa da čestica tamne materije može da udari česticu poput protona ili elektrona dok putuje kroz svemir.

Istraživači su, zbog toga, sprovodili eksperiment za eksperimentom kako bi proučavali ogroman broj običnih čestica duboko pod zemljom, gde su zaštićene od ometajućeg zračenja, da bi mogli da imitiraju sudar čestica tamne materije. Gde je onda problem? Nakon decenija istraživanja i nijedan od ovih detektora nije došao do verodostojnog otkrića.

3. Da li se sastoji od više vrsta čestica?

Običnu materiju čine čestice poput protona i elektrona, a i zoološki vrt egzotičnih čestica poput neutrina, miona i piona. Iz tog razloga, neki istraživači su se zapitali da li bi tamna materija, koja čini 85 posto materije u svemiru, mogla da bude isto tako komplikovana.Ne postoji dobar razlog za pretpostavku da je sva tamna materija u univerzumu izgrađena od jedne vrste čestica”, rekao je fizičar Andrej Kac sa Univerziteta Harvard za Space.com. Čestice tamne materije isto bi se mogle kombinovati, stvarajući različite i zanimljive konfiguracije kao one u vidljivom svetu, rekao je Kac. Međutim, pronalaženje načina da ovu pretpostavku potvrde ili poreknu dosad je izmicalo naučnicima.

4. Postoji li tamna energija?

Uz dodatne čestice koje potencijalno čine tamnu materiju, postoji mogućnost da u tamnoj materiji postoje i sile slične onima u normalnoj materiji. Neki istraživači su tražili tamne fotone”, koji bi bili poput fotona koji se razmenjuju između normalnih čestica koje izazivaju elektromagnetnu silu. Ako tamni fotoni postoje, parovi elektron-pozitron mogli bi uništiti ili proizvesti jednu od čudnih čestica koje nose silu, potencijalno otvarajući potpuno novi sektor svemira.

5. Da li se sastoji od aksiona?

I druge materije, poput WIMP-ova, dobijaju naklonost naučnika kada je reč o tkanju tamne materije. Jedna od vodećih zamena je hipotetička čestica poznata kao aksion, za koju se misli da je izuzetno lagana, možda čak 1031 manje masivna od protona. Aksioni se trenutno traže u nekoliko eksperimenata. Nedavne kompjuterske simulacije povećale su mogućnost da bi aksioni mogli formirati objekte slične zvezdama, koji bi mogli da proizvedu detektirajuće zračenje koje bi bilo prilično slično misterioznim fenomenima poznatim kao rafali brzog radijuma.

6. Koja su svojstva tamne materije?

Astronomi su otkrili tamnu materiju kroz njene gravitacione interakcije sa običnom materijom, sugerišući da je to njen glavni način da obznani svoje prisustvo u svemiru. Ali, pokušavajući da razumeju pravu prirodu tamne materije, istraživači nemaju izuzetno mnogo mogućnosti. Prema nekim pretpostavkama, čestice tamne materije trebalo bi biti sebi i antičestice, što znači da bi se dve čestice tamne materije međusobno uništavale kada se sretnu. Eksperiment Alfa magnetnog spektrometra (AMS) na Međunarodnoj svemirskoj stanici tražio je znake ovog uništenja od 2011. godine i već je otkrio stotine hiljada događaja; međutim naučnici još nisu sigurni da li potiču baš od tamne materije.

7. Postoji li u svakoj galaksiji?

Budući da tolikom količinom nadmašuje običnu materiju, za tamnu materiju se često kaže da je kontrolna sila koja organizuje velike strukture poput galaksija i galaktičkih jata. Dakle, bilo je čudno kada su ranije ove godine astronomi objavili da su pronašli galaksiju po imenu NGC 1052-DF2 za koju se činilo da ne sadrži gotovo nikakvu tamnu materiju. Tamna materija očigledno nije uslov za formiranje galaksije”, rekao je tada za Space.com Piter van Dokum sa Univerziteta Jejl.


NGC 1052-DF2
(NASA)

Međutim, tokom leta drugi tim objavio je analizu koja sugeriše da je van Dokumov tim pogrešno izmerio udaljenost do galaksije, što znači da je njena vidljiva materija mnogo tamnija i lakša od prvih nalaza i da je njena masa u tamnoj materiji zapravo veća nego što je ranije bilo predloženo.

8. Šta je s rezultatima DAMA/LIBRA?

Dugogodišnja misterija u fizici čestica su zagonetni rezultati evropskog eksperimenta poznatog kao DAMA/LIBRA. Ovaj detektor – koji se nalazi u podzemnom rudniku ispod planine Gran Saso u Italiji – tražio je periodične oscilacije u česticama tamne materije. Ove oscilacije trebalo bi da nastanu dok se Zemlja kreće u svojoj orbiti oko Sunca dok leti kroz galaktički tok tamne materije koja obavija naš Sunčev sistem, a on se ponekad naziva vetar tamne materije. Od 1997. DAMA/LIBRA tvrdi da je detektovan upravo ovaj signal, iako nijedan drugi eksperiment nije video ništa slično.

9. Mogu li se obične čestice raspasti u tamnu materiju?

Neutroni su čestice materije sa ograničenim vekom trajanja. Nakon otprilike 14,5 minuta, usamljeni neutron koji se ne veže za atom, raspašće se u proton, elektron i neutrino. Međutim, dva različita eksperimentalna podešavanja daju malo drugačije rezultate trajanja ovog raspada. Razlika između dva eksperimenta je u 9 sekundi. Ranije ove godine fizičari su sugerisali da bi, ako se 1 odsto vremena neki neutroni raspadnu u čestice tamne materije, to moglo objasniti ovu anomaliju. Kristofer Moris iz Nacionalne laboratorije Los Alamos u Novom Meksiku i njegov tim pratili su neutrone u potrazi za signalom koji bi mogao biti tamna materija, ali nisu ništa otkrili.

10. Da li ona zaista postoji?

S obzirom na poteškoće sa kojima su se naučnici suočili pokušavajući da otkriju i objasne tamnu materiju, razuman čovek bi mogao da se zapita da li je sve to što rade i pokušavaju – pogrešno?

Glasna manjina fizičara dugi niz godina zastupala je ideju da su možda naše teorije gravitacije jednostavno netačne i da fundamentalna sila deluje drugačije na velikim razmerama nego što očekujemo. Često poznati kao modifikovana njutnovska dinamika” ili MOND modeli, ovi predlozi postavljaju stav da nema tamne materije i da su ultrabrzine kojima se zvezde i galaksije okreću jedna oko druge posledica gravitacije koja se ponaša na iznenađujuće načine. Tamna materija je još nepotvrđen model”, napisao je fizičar Don Linkoln u objašnjenju za Live Science. Ipak, i naučnici koji imaju drugačije mišljenje tek treba da dokažu svoje tvrdnje.

(Izvor Nacionalna geografija)

O autoru

Stanko

Ostavite komentar