SKĄD WIEMY, ŻE ISTNIEJE CIEMNA MATERIA?

Send

Ciemnej materii nie można zobaczyć ani wykryć za pomocą żadnego z naszych instrumentów, więc skąd wiemy, że ona naprawdę istnieje?

Wyobraź sobie, że Wszechświat był ciastem i zamierzałeś pokroić go na smaczne porcje odpowiadające proporcjom. Największa część ciasta, 68%, trafiłaby na ciemną energię, tę tajemniczą siłę przyspieszającą ekspansję Wszechświata. 27% poszedłoby na ciemną materię, tajemniczą materię otaczającą galaktyki i oddziałującą jedynie poprzez grawitację. Zaledwie 5% tego ciasta trafiłoby na normalną normalną materię, z której zbudowane są gwiazdy, planety, gaz, pył i ludzie.

Ciemnej materii nadano tę nazwę, ponieważ wydaje się, że w żaden sposób nie wchodzi w interakcje z regularną materią. Nie koliduje z nim ani nie pochłania energii. Nie możemy tego zobaczyć ani wykryć za pomocą żadnego z naszych instrumentów. Wiemy tylko, że tam jest, ponieważ widzimy efekt jego grawitacji.

Być może mówisz, jeśli nie wiemy, co to jest, i nie możemy tego wykryć. Skąd wiemy, że tak naprawdę tam jest? Czy to prawdopodobnie nie tam, jak smoki? Skąd wiemy, że ciemna materia faktycznie istnieje, skoro nie mamy pojęcia, co to właściwie jest?

Och, tam jest. W zasadzie wiemy tylko tyle, że istnieje. Ciemną materię po raz pierwszy teoretyzował w latach 30. XX wieku Fritz Zwicky, aby uwzględnić ruch gromad galaktyk, ale współczesne obliczenia dokonała Vera Rubin w latach 60. i 70. XX wieku. Obliczyła, że galaktyki wirują szybciej niż powinny. Tak szybko, że powinni się rozerwać jak karuzela wyrzucająca dzieci.

Rubin wyobrażał sobie, że każda galaktyka utknęła w ogromnej aureoli ciemnej materii, która dostarczyła grawitację do utrzymania galaktyki razem. Ale nie było sposobu na wykrycie tego, więc astronomowie zaproponowali inne modele. Może grawitacja nie działa tak, jak myślimy, na dużych odległościach.

Ale w ciągu ostatnich kilku lat astronomowie coraz lepiej wykrywają ciemną materię, chociaż wpływ jej grawitacji na ścieżkę, którą krąży światło, gdy przemierza Wszechświat. Gdy światło przemierza region ciemnej materii, jego ścieżka ulega zniekształceniu przez grawitację. Zamiast przyjmować linię prostą, światło jest wyginane w przód iw tył w zależności od tego, przez ile przechodzi ciemna materia.

A oto niesamowita część. Astronomowie mogą następnie zmapować obszary ciemnej materii na niebie, po prostu patrząc na zniekształcenia światła, a następnie pracując wstecz, aby dowiedzieć się, ile musiałaby tam być ciemna materia, aby ją spowodować.

Techniki te stały się tak zaawansowane, że astronomowie odkryli niezwykłe sytuacje, w których galaktyki i ich ciemna materia zostały oderwane od siebie. Lub galaktyki ciemnej materii, które nie mają wystarczającej ilości gazu do utworzenia gwiazd. To tylko gigantyczne plamy ciemnej materii. Astronomowie wykorzystują nawet ciemną materię jako soczewki grawitacyjne do badania bardziej odległych obiektów. Nie mają pojęcia, czym jest ciemna materia, ale nadal mogą używać jej jako teleskopu.

Nigdy nie złapali cząsteczki ciemnej materii i nie badali ich w laboratorium. Jednym z kolejnych zadań Wielkiego Zderzacza Hadronów będzie próba wygenerowania cząstek, które pasują do właściwości ciemnej materii w naszym rozumieniu. Nawet jeśli LHC tak naprawdę nie tworzy ciemnej materii, pomoże zawęzić obecne teorie, miejmy nadzieję, że pomoże fizykom skupić się na prawdziwej naturze tej tajemnicy.

Tak działa nauka. Ktoś zauważa coś niezwykłego, a następnie ludzie proponują teorie, aby to wyjaśnić. Teorię, która najlepiej pasuje do rzeczywistości, uważa się za poprawną. Żyjemy we współczesnym świecie, w którym od setek lat udowodniono tak wiele teorii naukowych: zarazki, grawitacja, ewolucja itp. Ale dzięki ciemnej materii żyjesz w czasach, gdy jest to tajemnicą. A jeśli będziemy mieli szczęście, zobaczymy, że zostanie to rozwiązane w ciągu naszego życia. A może w ogóle nie ma ciemnej materii i zaraz dowiemy się czegoś zupełnie nowego o naszym Wszechświecie. Nauka, wszystko zależy od ciebie.

Jak myślisz, czym jest ciemna materia? Powiedz nam o tym w komentarzach poniżej.