Ciemna materia - rośnie poczucie, że zbliżamy się do odkrycia prawdziwej natury tych nieuchwytnych rzeczy. Przynajmniej przeprowadzamy szereg eksperymentów, które wydają się (z przyczyn teoretycznych) mieć zdolność do identyfikacji - a jeśli nie… no cóż, może nadszedł czas na ponowne przemyślenie całej gry w piłkę.
Istnieją dwa prawdopodobnie osobne wymagania, aby ciemna materia miała sens z naszym obecnym zestawem danych i naszym teoretycznym schematem dla wszechświata. Po pierwsze, standardowy model kosmologii (Lambda-Cold Dark Matter) wymaga, aby 96% wszechświata składało się z rzeczy o nieznanej naturze, których nie można bezpośrednio zaobserwować.
Około dwie trzecie tych nieznanych rzeczy nie może być materią, ponieważ najwyraźniej rośnie wraz z rozwojem wszechświata - nazywamy to ciemną energią. Pozostały składnik nazywamy ciemną materią, ponieważ reprezentuje on składnik ciemnej strony, który jest w stanie wygenerować grawitację. Ale to jest o tym. W tym kontekście przywołuje się ciemną materię, aby zrównoważyć matematykę - w zbiorze formuł, które już nadwyrężają wiarygodność, mówiąc nam, że 96% wszechświata jest niewidoczne i niewykrywalne. Gdyby tylko tyle było argumentem za ciemną materią, byłoby uzasadnione, gdybyś czuł się trochę sceptycznie.
Ale drugie wymaganie dla ciemnej materii jest znacznie bardziej ugruntowane w obserwacji dźwięku i konwencjonalnej fizyce. Galaktyki - oraz sposób, w jaki galaktyki gromadują się i dynamicznie oddziałują - nie mają sensu, jeśli składają się tylko z widzialnych i innych znanych rodzajów materii, które się w nich znajdują. Sama Droga Mleczna obraca się w sposób, który spowodowałby, że znaczna jej część rozpadłaby się, gdyby nie było dodatkowej niewidzialnej materii generującej dodatkowe przyciąganie grawitacyjne. Są więc uzasadnione powody, by sądzić, że naprawdę może być coś jeszcze.
Niedawno nastąpił kerfuf o ciemnej materii w galaktykach karłowatych - chociaż w dużej mierze chodzi o to, czy cząstki ciemnej materii zbijają się w centrum, czy też są to cząstki energetyczne wirujące w całej galaktyce. Najwyraźniej dane lepiej pasują do tego drugiego scenariusza, który podważa powszechny pogląd, że ciemna materia jest „zimna” i podatna na zbrylanie się.
Niedawny przegląd literatury na temat Arxiv zapewnia kompleksowe omówienie obecnego statusu nauki o ciemnej materii. Wstępne dane ze statku kosmicznego PAMELA, pokazujące anomalny strumień promieniowania kosmicznego, zachęciły do spekulacji, że może to wynikać z anihilacji lub rozpadu ciemnej materii. Teoria ta nie zyskała szerokiego poparcia, ale takie spekulacje zostały ostatnio odnowione dzięki znalezieniu przez FERMI-LAT nieoczekiwanych przepływów pozytonów (tj. Antymaterii) - po czym ogłoszono, że FERMI-LAT i inne teleskopy podejmą specjalne poszukiwania pojawiających się linii promieniowania gamma przed anihilacją lub rozkładem ciemnej materii. Zakłada się tutaj - lub przynajmniej hipotetycznie - że ciemną materię można zniszczyć w gorących, gęstych i dynamicznych centrach galaktyk, w tym w naszej galaktyce.
Tak więc nauka kosmiczna mogłaby dostarczyć przynajmniej poszlakowych dowodów na jedną z największych tajemnic w nauce o kosmosie - chociaż wszystkie dotychczasowe ustalenia są w najlepszym razie niejednoznaczne.
Eksperymenty na ziemi szukają bardziej bezpośrednich dowodów na naturę cząstek ciemnej materii. Na przykład Wielki Zderzacz Hadronów szuka oznak sygnatur cząstek supersymetrycznych. Hipoteza neutrino ładnie pasowałaby do hipotetycznych cech cząstki ciemnej materii (cząsteczka, która słabo oddziałuje z inną materią, ma ładunek neutralny, jest stabilna w kosmicznych skalach czasowych i nie ma ładunku koloru), ale nie ma żadnych oznak neutrino, lub jak dotąd wszystko inne wyraźnie supersymetryczne.
Istnieją również eksperymenty, takie jak DAMA / LIBRA, głęboko w kopalniach węgla i tym podobne, które mają na celu bezpośrednią identyfikację słabo interaktywnych masywnych cząstek - chociaż ponownie dotychczasowe ustalenia są nieco niejednoznaczne.
„Nieco jednoznaczne” to stwierdzenie, które trafnie przedstawia obecny stan nauki o ciemnej materii - jesteśmy pewni, że coś tam jest, ale (obowiązkowa gra na nadchodzących słowach) pozostajemy tak samo jak zawsze w ciemności, co to dokładnie jest.
Dalsza lektura: Capoziello i in. Problem z brakującą materią: od poszukiwania ciemnej materii do alternatywnych hipotez.
