KOSMIČKO TKANJE

TAMNA ENERGIJA VIĐENA

123rf

123rf

„Ona je možda tajanstvenija od tamne tvari. Ipak, učinke tamne energije vidimo kroz brojna opažanja, počevši od temeljnog rada na supernovama 1A kao standardnim svećama. Pod pretpostavkom da je tamna energija doista polje, kvanti povezani s njom bili bi iznimno lagani i nosili bi vrlo malo energije. To je razlog zašto je vrlo malo rada posvećeno ovakvim vrstama istraživanja”, rekao je dr Luka Vizineli.

Međunarodni tim fizičara objavio je studiju iz koje proizlazi da su u jednom eksperimentu možda prvi put nepsredno videli misterioznu tamnu energiju. Danas već mnogi znaju za ideju da u našem svemiru, osim materije koju možemo videti, verovatno postoje još i tamna tvar i tamna energija. Štaviše, prema teorijskim procenama, vidljiva materija sačinjava tek oko 5% svemira, tamna materija oko 27%, a tamna energija oko 68%.

Zašto naziv tamna?

Tamna tvar i tamna energija zovu se tamnima jer su uglavnom još misteriozne i nevidljive za naše uređaje. Primerice, za razliku od normalne materije, tamna materija ne stupa u interakciju sa elektromagnetskom silom. To znači da ne apsorbuje, ne reflektuje, ni emituje svetlost, što je čini izuzetno teškom za uočavanje. Zapravo, istraživači su otkrili postojanje tamne tvari samo na temelju gravitacionog učinka koji, kako se čini, ima na vidljivu materiju. Naime, kada tamna tvar ne bi postojala, zvezde koje rotiraju zajedno u galaksijama razletele bi se po svemiru jer u galaksijama nema dovoljno vidljive tvari da bi ih gravitacija održala na okupu.

Kameleon je hipotetička čestica koja deluje na vidljivu materiju slabije od gravitacije, a smatra se kandidatom za česticu, odnosno kvant tamne energije. U svetu fizike čestice i sile su dve strane istog novčića, pri čemu neke čestice deluju kao nosioci sile”.

Slično vredi za tamnu energiju – i ona je otkrivena samo po neočekivanim efektima. No, ako je vjerovati novom naučnom radu objavljenom u časopisu Physical Review D, čini se da je međunarodni timnaučnika prvi put neposredno zabeležio signal tamne energije.

Odakle ideja o postojanju tamne energije?

Prema postojećem modelu svemir je nastao u velikom prasku. Na to, između ostalog, ukazuje činjenica da se i danas širi, što je 1920-ih otkrio Edvin Habl. Međutim, pre 25 godina astrofizičari su teleskopom nazvanim po Hablu zabeležili da se to širenje ne usporava kako bi se očekivalo od gravitacije koja deluje kao sila privlačnosti među masama. Naprotiv, njegova ekspanzija se ubrzava. Ovo otkriće navelo je naučnike da pretpostave da u svemiru postoji neka misteriozna energija koja deluje suprotno od gravitacije, a kako o njoj nisu znali praktično ništa i nisu je mogli meriti, nazvali su je tamna energija.

Nabasali na tamnu energiju

U novom istraživanju posebno je zanimljivo to što su naučnici na tamnu energiju nabasali slučajno, tražeći tamnu tvar. Naime, tim koji je sprovodio eksperimente na detektoru tamne tvari XENON1T u Italiji otkrio je više neobjašnjivih rezultata koji bi mogli upućivati na kvante tamne energije proizvedene unutar magnetski jakog područja Sunca.Uprkos tome što su obe komponente nevidljive, svi znamo mnogo više o tamnoj materiji, budući da je njeno postojanje sugerisano još 1920-ih, dok tamna energija nije otkrivena sve do 1998”, rekao je prvi autor rada dr Sani Vagnoci.

Tim koji je pokušavao pronaći tamnu tvar pre godinu dana u svojim je merenjima naišao na neočekivani signal, odnosno na višak signala u odnosu na očekivani, koji se nije mogao objasniti delovanjem tamne tvari.Ove vrste viškova često su slučajnost, no s vremena na vreme mogu dovesti i do temeljnih otkrića. Istražili smo model u kojem bi se ovaj signal mogao pripisati tamnoj energiji, a ne tamnoj tvari, za čije otkrivanje je eksperiment izvorno bio osmišljen”, rekao je dr Luka Vizineli, koautor rada iz Frascati National Laboratories u Italiji.

Najpopularnije objašnjenje za ovo opažanje u to vreme bili su aksioni, hipotetičke ekstremno lagane čestice za koje se smatra da se stvaraju unutar Sunca, iako je to bilo u suprotnosti s prethodnim opažanjima. Broj aksiona potrebnih za objašnjenje snage signala zabeleženog u XENON1T-u značajno bi promenio postojeće modele evolucije zvezda koje su mnogo masivnije od Sunca.

Vagnoci i njegov tim su stoga konstruisali novi fizički model koji je trebalo da traži čestice nazvane kameleonima da bi otkrili kakav bi se rezultat dobio u XENON1T-u ako se tamna energija proizvodi u tzv. tahoklini, posebnoj regiji na Suncu u kojoj su magnetska polja izuzetno jaka.Bilo je stvarno iznenađujuće videti da je taj višak u načelu mogao biti uzrokovan tamnom energijom, a ne tamnom tvari. Kad se stvari tako poklope, to je stvarno posebno”, objasnio je dr Vagnoci.

Čestice pete sile

Kameleon je hipotetička čestica koja deluje na vidljivu materiju slabije od gravitacije, a smatra se kandidatom za česticu, odnosno kvant tamne energije. U svetu fizike čestice i sile su dve strane istog novčića, pri čemu neke čestice deluju kao nosioci sile”. Prema hipotezi, kameleon ima promenjivu efektivnu masu koja raste s gustoćom energije okoline. Čestice kameleona nose kameleonsku silu, a kao njihovi imenjaci, životinje, te se čestice prilagođavaju svojoj okolini na takav način da ih je teško otkriti. Za razliku od životinja koje menjaju boju, čestice kameleoni menjaju masu.

Primerice, usred Zemljine okoline velike gustoće, prema teoriji, kameleoni bi trebao da poprime veliku masu, a subatomske čestice velike mase teško je otkriti. Rezultat bi bio da bi peta temeljna sila prirode koju nose postala slaba i gotovo nemoguća da se izmeri. No, u praznijem prostoru kameleonima se smanjuje masa. Temeljna sila koju oni predstavljaju bi se tako osećala na većim udaljenostima (kao što se slaba gravitacija oseća na velikim razdaljinama, a jaka nuklearna sila na vrlo malim, subatomskim) i mogla bi delovati na kosmičkim razmerima i uticati na evoluciju svemira.

Neki naučnici misle da bi se kameleoni možda mogli hvatati u šupljim cilindrima jer bi im masa u kontaktu s njegovim zidovima postala veća, pa bi se odbijali i tako ostali zarobljeni u šupljini. Iz novih eksperimentalnih opažanja, ako se potvrde, proizlazi da bi se eksperimenti poput XENON1T-a mogli koristiti za detekciju tamne energije, a ne samo tamne tvari.Prvo moramo znati da ovo nije bila samo slučajnost. Ako je XENON1T stvarno video nešto, očekivali biste da ćete ponovno videti sličan višak u budućim eksperimentima (kao što su XENONnT, PandaX-4T i LUX-ZEPLIN), ali ovaj put s mnogo jačim signalom”, rekao je Vizineli.

Prema nekim torijama postoji određen broj interakcije tamne materije s vidljivom materijom, što naučnici aktivno testiraju. Tu je problem što na temelju rezultata istraživanja, astrofizičari i kosmolozi ne znaju kako bi se tamna energija mogla uklopiti u fizičke zakone koji upravljaju svemirom.

I tamna tvar i tamna energija deo su kosmološkog modela Lambda hladne tamne materije (LCDM), prema kojem je svemir ispunjen hladnim, sporo pokretnim česticama tamne tvari koje komuniciraju s normalnom materijom samo preko sile gravitacije. Budući da se one mogu zabeležiti samo posmatranjem učinka na strukturu svemira velikih razmera, smatra se da tamna tvar i tamna energija ne stupaju u interakciju s normalnom materijom preko ostale tri (od ukupno četiri) fundamentalne sile u svemiru koje za sada poznajemo – elektromagnetizma ili slabe ili jake nuklearne sile.

Međutim, prema nekim torijama postoji određen broj interakcije tamne materije s vidljivom materijom, što naučnici aktivno testiraju. Tu je problem što na temelju rezultata istraživanja, astrofizičari i kosmolozi ne znaju kako bi se tamna energija mogla uklopiti u fizičke zakone koji upravljaju svemirom. Za sada su kao moguća rešenja predložene modifikacije Ajnštajnove opšte relativnosti, prisutnost nekog novog polja ili kosmološka konstanta.

„Iz tog razloga tamna je energija možda tajanstvenija od tamne tvari. Ipak, učinke tamne energije vidimo kroz brojna opažanja, počevši od temeljnog rada na supernovama 1A kao standardnim svećama. Pod pretpostavkom da je tamna energija doista polje, kvanti povezani s njom bili bi iznimno lagani i nosili bi vrlo malo energije. To je razlog zašto je vrlo malo rada posvećeno ovakvim vrstama istraživanja”, izjavio je Vizineli za Universe Today.

U novoj studiji učestvovali su naučnici iz više uglednih institucija – Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, National Institute of Nuclear Physics, Institute de Physique Theórique i University of Hawaii.

(Izvor Indeks)

O autoru

Stanko

Ostavite komentar