„Она је можда тајанственија од тамне твари. Ипак, учинке тамне енергије видимо кроз бројна опажања, почевши од темељног рада на суперновама 1А као стандардним свећама. Под претпоставком да је тамна енергија доиста поље, кванти повезани с њом били би изнимно лагани и носили би врло мало енергије. То је разлог зашто је врло мало рада посвећено оваквим врстама истраживања”, рекао је др Лука Визинели.
Међународни тим физичара објавио је студију из које произлази да су у једном експерименту можда први пут непсредно видели мистериозну тамну енергију. Данас већ многи знају за идеју да у нашем свемиру, осим материје коју можемо видети, вероватно постоје још и тамна твар и тамна енергија. Штавише, према теоријским проценама, видљива материја сачињава тек око 5% свемира, тамна материја око 27%, а тамна енергија око 68%.
Зашто назив тамна?
Тамна твар и тамна енергија зову се тамнима јер су углавном још мистериозне и невидљиве за наше уређаје. Примерице, за разлику од нормалне материје, тамна материја не ступа у интеракцију са електромагнетском силом. То значи да не апсорбује, не рефлектује, ни емитује светлост, што је чини изузетно тешком за уочавање. Заправо, истраживачи су открили постојање тамне твари само на темељу гравитационог учинка који, како се чини, има на видљиву материју. Наиме, када тамна твар не би постојала, звезде које ротирају заједно у галаксијама разлетеле би се по свемиру јер у галаксијама нема довољно видљиве твари да би их гравитација одржала на окупу.
Kамелеон је хипотетичка честица која делује на видљиву материју слабије од гравитације, а сматра се кандидатом за честицу, односно квант тамне енергије. У свету физике честице и силе су две стране истог новчића, при чему неке честице делују као „носиоци силе”.
Слично вреди за тамну енергију – и она је откривена само по неочекиваним ефектима. Но, ако је вјеровати новом научном раду објављеном у часопису Physical Review D, чини се да је међународни тимнаучника први пут непосредно забележио сигнал тамне енергије.
Одакле идеја о постојању тамне енергије?
Према постојећем моделу свемир је настао у великом праску. На то, између осталог, указује чињеница да се и данас шири, што је 1920-их открио Едвин Хабл. Међутим, пре 25 година астрофизичари су телескопом названим по Хаблу забележили да се то ширење не успорава како би се очекивало од гравитације која делује као сила привлачности међу масама. Напротив, његова експанзија се убрзава. Ово откриће навело је научнике да претпоставе да у свемиру постоји нека мистериозна енергија која делује супротно од гравитације, а како о њој нису знали практично ништа и нису је могли мерити, назвали су је тамна енергија.
Набасали на тамну енергију
У новом истраживању посебно је занимљиво то што су научници на тамну енергију набасали случајно, тражећи тамну твар. Наиме, тим који је спроводио експерименте на детектору тамне твари XENON1T у Италији открио је више необјашњивих резултата који би могли упућивати на кванте тамне енергије произведене унутар магнетски јаког подручја Сунца. „Упркос томе што су обе компоненте невидљиве, сви знамо много више о тамној материји, будући да је њено постојање сугерисано још 1920-их, док тамна енергија није откривена све до 1998”, рекао је први аутор рада др Сани Вагноци.
Тим који је покушавао пронаћи тамну твар пре годину дана у својим је мерењима наишао на неочекивани сигнал, односно на вишак сигнала у односу на очекивани, који се није могао објаснити деловањем тамне твари. „Ове врсте вишкова често су случајност, но с времена на време могу довести и до темељних открића. Истражили смо модел у којем би се овај сигнал могао приписати тамној енергији, а не тамној твари, за чије откривање је експеримент изворно био осмишљен”, рекао је др Лука Визинели, коаутор рада из Frascati National Laboratories у Италији.
Најпопуларније објашњење за ово опажање у то време били су аксиони, хипотетичке екстремно лагане честице за које се сматра да се стварају унутар Сунца, иако је то било у супротности с претходним опажањима. Број аксиона потребних за објашњење снаге сигнала забележеног у XENON1T-у значајно би променио постојеће моделе еволуције звезда које су много масивније од Сунца.
Вагноци и његов тим су стога конструисали нови физички модел који је требало да тражи честице назване камелеонима да би открили какав би се резултат добио у XENON1T-у ако се тамна енергија производи у тзв. тахоклини, посебној регији на Сунцу у којој су магнетска поља изузетно јака. „Било је стварно изненађујуће видети да је тај вишак у начелу могао бити узрокован тамном енергијом, а не тамном твари. Kад се ствари тако поклопе, то је стварно посебно”, објаснио је др Вагноци.
Честице пете силе
Kамелеон је хипотетичка честица која делује на видљиву материју слабије од гравитације, а сматра се кандидатом за честицу, односно квант тамне енергије. У свету физике честице и силе су две стране истог новчића, при чему неке честице делују као „носиоци силе”. Према хипотези, камелеон има промењиву ефективну масу која расте с густоћом енергије околине. Честице камелеона носе камелеонску силу, а као њихови имењаци, животиње, те се честице прилагођавају својој околини на такав начин да их је тешко открити. За разлику од животиња које мењају боју, честице камелеони мењају масу.
Примерице, усред Земљине околине велике густоће, према теорији, камелеони би требао да поприме велику масу, а субатомске честице велике масе тешко је открити. Резултат би био да би пета темељна сила природе коју носе постала слаба и готово немогућа да се измери. Но, у празнијем простору камелеонима се смањује маса. Темељна сила коју они представљају би се тако осећала на већим удаљеностима (као што се слаба гравитација осећа на великим раздаљинама, а јака нуклеарна сила на врло малим, субатомским) и могла би деловати на космичким размерима и утицати на еволуцију свемира.
Неки научници мисле да би се камелеони можда могли хватати у шупљим цилиндрима јер би им маса у контакту с његовим зидовима постала већа, па би се одбијали и тако остали заробљени у шупљини. Из нових експерименталних опажања, ако се потврде, произлази да би се експерименти попут XENON1T-а могли користити за детекцију тамне енергије, а не само тамне твари. „Прво морамо знати да ово није била само случајност. Ако је XENON1T стварно видео нешто, очекивали бисте да ћете поновно видети сличан вишак у будућим експериментима (као што су XENONnT, PandaX-4T и LUX-ZEPLIN), али овај пут с много јачим сигналом”, рекао је Визинели.
Према неким торијама постоји одређен број интеракције тамне материје с видљивом материјом, што научници активно тестирају. Ту је проблем што на темељу резултата истраживања, астрофизичари и космолози не знају како би се тамна енергија могла уклопити у физичке законе који управљају свемиром.
И тамна твар и тамна енергија део су космолошког модела Lambda хладне тамне материје (LCDM), према којем је свемир испуњен хладним, споро покретним честицама тамне твари које комуницирају с нормалном материјом само преко силе гравитације. Будући да се оне могу забeлежити само поsматрањем учинка на структуру свемира великих размера, сматра се да тамна твар и тамна енергија не ступају у интеракцију с нормалном материјом преко остале три (од укупно четири) фундаменталне силе у свемиру које за сада познајемо – електромагнетизма или слабе или јаке нуклеарне силе.
Међутим, према неким торијама постоји одређен број интеракције тамне материје с видљивом материјом, што научници активно тестирају. Ту је проблем што на темељу резултата истраживања, астрофизичари и космолози не знају како би се тамна енергија могла уклопити у физичке законе који управљају свемиром. За сада су као могућа решења предложене модификације Ајнштајнове опште релативности, присутност неког новог поља или космолошка константа.
„Из тог разлога тамна је енергија можда тајанственија од тамне твари. Ипак, учинке тамне енергије видимо кроз бројна опажања, почевши од темељног рада на суперновама 1А као стандардним свећама. Под претпоставком да је тамна енергија доиста поље, кванти повезани с њом били би изнимно лагани и носили би врло мало енергије. То је разлог зашто је врло мало рада посвећено оваквим врстама истраживања”, изјавио је Визинели за Universe Today.
У новој студији учествовали су научници из више угледних институција – Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, National Institute of Nuclear Physics, Institute de Physique Theórique и University of Hawaii.
(Извор Индекс)
