Vetëm për gjërat e ndërlikuara: çfarë është materia e errët dhe ku ta kërkoni atë. A fshihet jeta në materien e errët? Prishja e bozonit Higgs në materie të errët
Ekologjia e dijes. Grimcat e materies së errët nuk prodhojnë, reflektojnë ose thithin dritë. Megjithatë, edhe pse ne nuk mund të shohim
Grimcat e materies së errët nuk prodhojnë, reflektojnë ose thithin dritë. Megjithatë, megjithëse ne nuk mund ta shohim drejtpërdrejt lëndën e errët dhe ende nuk e kuptojmë natyrën e saj, shkencëtarët pajtohen se ajo përbën deri në 26% të universit të njohur duke vëzhguar efektet gravitacionale që ka në objekte të tjera kozmike. Ashtu si era që përkul një pemë, ne nuk e shohim materien e errët, por e dimë se ajo është aty. Bazuar në këto vëzhgime, shkencëtarët po zhvillojnë teori shumë interesante në lidhje me këtë substancë misterioze. Nëse zbulohet, kuptimi ynë për Universin do të përmirësohet shumë.
Lënda e errët mund të shkaktojë zhdukje masive
Michael Rampino, profesor i biologjisë në Universitetin e Nju Jorkut, beson se lëvizja e Tokës përmes diskut galaktik (rajoni ynë në galaktikën e Rrugës së Qumështit) mund të shkaktojë zhdukje masive në Tokë. Kjo ndodhi sepse lëvizja jonë prishi orbitat e kometave në sistemin e jashtëm diellor (e njohur si reja Oort) dhe shkaktoi një rritje të nxehtësisë së bërthamës së planetit tonë.
Së bashku me planetët e tij, Dielli rrotullohet rreth qendrës së Rrugës së Qumështit çdo 250 milionë vjet. Gjatë udhëtimit të tij, ajo endet nëpër diskun galaktik çdo 30 milionë vjet. Rampino argumenton se kalimi i Tokës përmes diskut përkon me ndikimet e kometave dhe zhdukjet masive në Tokë, duke përfshirë atë që ndodhi 65 milionë vjet më parë kur dinozaurët u zhdukën. Ekziston gjithashtu një teori që pak para se asteroidi t'i jepte fund hardhucave gjigante, radhët e tyre u holluan ndjeshëm nga shpërthimet vullkanike.
Kombinimi i aktivitetit të pazakontë vullkanik dhe një përplasje asteroidi përkon me kalimin e Tokës përmes diskut galaktik: "Gjatë kalimit përmes diskut, përqendrimet e materies së errët prishin shtigjet e kometave që zakonisht fluturojnë larg Tokës në sistemin e jashtëm diellor," thotë. Rampino. "Kjo do të thotë se kometat që zakonisht udhëtojnë në distanca të mëdha nga Toka po marrin rrugë të pazakonta deri në pikën e përplasjes me planetin." Disa besojnë se teoria e Rampino nuk funksionon sepse dinosaurët u zhdukën për shkak të një asteroidi, jo të një komete. Megjithatë, 4% e resë Oort përbëhet nga asteroidë, që është rreth tetë miliardë.
Përveç kësaj, Rampino beson se çdo kalim i Tokës përmes diskut galaktik rezultoi në grumbullimin e lëndës së errët në thelbin e planetit. Ndërsa grimcat e materies së errët asgjësojnë njëra-tjetrën, ato krijojnë nxehtësi të fortë, e cila mund të shkaktojë shpërthime vullkanike, ndryshime të nivelit të detit, rritje malore dhe aktivitete të tjera gjeologjike që ndikojnë seriozisht në jetën në Tokë.
Rruga e Qumështit mund të jetë një vrimë krimbi gjigante
Ne mund të jetojmë në një tunel gjigant që është një rrugë e shkurtër nëpër Univers. Siç parashikohet nga teoria e përgjithshme e relativitetit të Ajnshtajnit, një vrimë krimbi është një rajon në të cilin hapësira dhe koha janë të përkulura, duke krijuar një vrimë krimbi në një pjesë të largët të universit. Sipas astrofizikanëve në Shkollën Ndërkombëtare të Studimeve të Avancuara në Trieste, Itali, materia e errët në galaktikën tonë mund të shpërndahet në atë mënyrë që të mbështesë një vrimë krimbi të qëndrueshme në mes të Rrugës sonë të Qumështit. Këta shkencëtarë besojnë se është koha për të rimenduar natyrën e materies së errët, ndoshta ajo thjesht përfaqëson një pjesë të një dimensioni tjetër.
"Nëse kombinojmë hartën e materies së errët në Rrugën e Qumështit me modelin më të fundit të Big Bengut," thotë profesori Paulo Salucci, "dhe supozojmë ekzistencën e tuneleve hapësirë-kohë, ne zbulojmë se galaktika jonë mund të ketë një nga këto tunele. dhe një tunel i tillë mund të jetë sa një galaktikë e tërë. Madje, ne mund të kalojmë edhe nëpër këtë tunel, pasi sipas llogaritjeve tona do të jetë i lundrueshëm. Si ai që pamë në filmin Interstellar.
Sigurisht, kjo është vetëm një teori. Por shkencëtarët besojnë se materia e errët mund të jetë çelësi për krijimin dhe vëzhgimin e një vrime krimbi. Deri më tani, asnjë vrimë krimbi nuk është zbuluar në natyrë.
Zbulimi i Galaxy X
Galaxy X njihet gjithashtu si një galaktikë e materies së errët, një galaktikë xhuxh kryesisht e padukshme që mund të jetë përgjegjëse për valëzime të çuditshme në gazin e ftohtë të hidrogjenit jashtë diskut të Rrugës së Qumështit. Galaxy X mendohet të jetë një galaktikë satelitore e Rrugës së Qumështit në një grup prej katër variablash Cepheid, yje pulsues që përdoren si shënues për të matur distancat në hapësirë. Ne nuk e shohim pjesën tjetër të kësaj galaktike xhuxh sepse është bërë nga materia e errët, sipas teorisë. Megjithatë, tërheqja gravitacionale e kësaj galaktike krijon valëzimet që shohim. Pa burimin gravitacional të materies së errët që i mban së bashku, katër Cefeidët ka të ngjarë të fluturojnë larg.
"Zbulimi i variablave Cepheid tregon se metoda jonë për gjetjen e vendndodhjeve të galaktikave xhuxh të dominuar nga lënda e errët funksionon," thotë astronomi Sukanya Chakrabarty. "Kjo mund të na ndihmojë të kuptojmë përfundimisht se nga është e përbërë materia e errët." Ajo gjithashtu tregon se teoria e gravitetit të Njutonit mund të përdoret në skajet më të largëta të galaktikës dhe nuk ka nevojë të ndryshojmë teorinë tonë të gravitetit."
Prishja e bozonit Higgs në materie të errët
I zhvilluar në vitet 1970, Modeli Standard i fizikës së grimcave është një grup teorish që parashikojnë në thelb të gjitha grimcat e njohura nënatomike në univers dhe mënyrën se si ato ndërveprojnë. Me konfirmimin e bozonit Higgs (i njohur gjithashtu si "grimca e Zotit") në 2012, Modeli Standard u kompletua. Fatkeqësisht, ky model nuk shpjegon gjithçka dhe nuk thotë asgjë për gravitetin dhe materien e errët. Masa e grimcës Higgs gjithashtu duket shumë e vogël për disa shkencëtarë.
Kjo i shtyu shkencëtarët nga Universiteti i Teknologjisë Chalmers të propozojnë një model të ri të bazuar në supersimetri, i cili pajis çdo grimcë të njohur të Modelit Standard me një superpartner më të rëndë. Sipas teorisë së re, një pjesë e vogël e grimcave Higgs zbërthehet në një foton (një grimcë drite) dhe dy gravitino (grimca hipotetike të materies së errët). Nëse konfirmohet, ky model do të revolucionarizojë plotësisht të kuptuarit tonë për blloqet themelore të ndërtimit të natyrës.
Lënda e errët në Diell
Në varësi të metodës së përdorur për të analizuar Diellin, sasia e elementeve më të rënda se hidrogjeni ose heliumi do të luhatet nga 20 deri në 30 për qind. Ne mund të masim secilin prej këtyre elementeve duke parë spektrin e dritës që lëshon, si një gjurmë gishti, ose duke studiuar se si ndikon në valët e zërit që kalojnë nëpër Diell. Dallimi misterioz në këto dy lloje të matjes së elementeve të Diellit quhet problemi i tepricës (ose bollëkut) diellor.
Ne duhet t'i masim me saktësi këto elemente për të kuptuar përbërjen kimike të diellit, si dhe dendësinë dhe temperaturën e tij. Në shumë mënyra, do të na ndihmojë gjithashtu të kuptojmë përbërjen dhe sjelljen e yjeve të tjerë, si dhe planetët dhe galaktikat.
Për shumë vite, shkencëtarët nuk mund të gjenin një zgjidhje të pranueshme. Pastaj astrofizikani Aaron Vincent dhe kolegët e tij propozuan praninë e materies së errët në bërthamën e Diellit si një përgjigje të mundshme për këtë pyetje. Pasi testuan shumë modele, ata dolën me një teori që dukej se funksiononte. Megjithatë, ai përfshinte një lloj të veçantë të materies së errët - "materie e errët asimetrike me bashkëveprim të dobët", e cila mund të jetë ose materie ose antimateries në të njëjtën kohë.
Bazuar në matjet e gravitetit, shkencëtarët mësuan se Dielli është i rrethuar nga një aureolë e materies së errët. Grimcat asimetrike të materies së errët nuk përmbajnë shumë antimateries, kështu që ato mund t'i mbijetojnë kontaktit me lëndën e zakonshme dhe të grumbullohen në thelbin e Diellit. Këto grimca gjithashtu mund të thithin energji në qendër të Diellit dhe më pas të transportojnë nxehtësinë e tij në skajet e jashtme, gjë që mund të shpjegojë problemin e tepricës diellore.
Lënda e errët mund të jetë makroskopike
Shkencëtarët e Case Western Reserve dyshojnë se ne po kërkojmë për materien e errët në vendet e duhura. Në veçanti, ata sugjerojnë se materia e errët mund të mos përbëhet nga grimca të vogla ekzotike si WIMP (grimca masive që ndërveprojnë dobët), por nga objekte makroskopike që variojnë nga disa centimetra në madhësinë e një asteroidi. Megjithatë, shkencëtarët e kufizojnë teorinë e tyre në atë që tashmë është vërejtur në hapësirë. Prandaj besimi i tyre se Modeli Standard i fizikës së grimcave do të japë përgjigjen. Nuk nevojitet model i ri.
Shkencëtarët i quajtën objektet e tyre të lëndës së errët "makro". Ata nuk pretendojnë se WIMP dhe aksione nuk ekzistojnë, por ata pranojnë se kërkimi ynë për materien e errët mund të përfshijë kandidatë të tjerë. Ka shembuj të materies që nuk është as e zakonshme dhe as ekzotike, por që i përshtatet parametrave të Modelit Standard.
"Komuniteti shkencor e braktisi idenë se materia e errët mund të bëhej nga materia e zakonshme në fund të viteve 1980," thotë profesori i fizikës Glenn Starkman. "Ne pyesim veten nëse ishte e gabuar dhe nëse materia e errët mund të bëhej nga materia e zakonshme - kuarke dhe elektrone?"
Zbulimi i lëndës së errët duke përdorur GPS
Dy fizikanë kanë propozuar përdorimin e satelitëve GPS për të kërkuar materien e errët, për të cilën shkencëtarët besojnë se mund të mos jenë grimca në kuptimin konvencional, por më tepër njolla në strukturën e hapësirë-kohës.
"Hulumtimi ynë sugjeron se materia e errët mund të organizohet si një koleksion gjigant i ngjashëm me gazin e defekteve topologjike, ose çarje energjike," thotë Andrei Derevyanko nga Universiteti i Nevadës. “Ne propozojmë të zbulojmë këto defekte, materien e errët, duke përdorur një rrjet të orëve të ndjeshme atomike. Ideja është që kur orët të jenë jashtë sinkronizimit, ne do të dimë se materia e errët, një defekt topologjik, ka kaluar nëpër atë vend. Në thelb, ne planifikojmë të përdorim satelitët GPS si detektorin më të madh të lëndës së errët të krijuar nga njeriu."
Shkencëtarët po analizojnë të dhënat nga 30 satelitë GPS dhe po përpiqen të testojnë teorinë e tyre me ndihmën e tyre. Nëse materia e errët është me të vërtetë e gaztë, Toka do të kalojë përmes saj ndërsa lëviz nëpër galaktikë. Duke vepruar si erë, grilat e materies së errët do të shpërndaheshin nga Toka dhe satelitët e saj, duke bërë që orët GPS në satelitë dhe në tokë të humbnin sinkronizimin çdo tre minuta. Shkencëtarët do të jenë në gjendje të monitorojnë mospërputhjet deri në një të miliardën e sekondës.
Materia e errët mund të fuqizohet nga energjia e errët
Sipas një studimi të fundit, energjia e errët mund të ushqehet nga materia e errët ndërsa ndërveprojnë, e cila nga ana tjetër ngadalëson rritjen e galaktikave dhe në fund mund ta lërë universin pothuajse plotësisht bosh. Është e mundur që materia e errët të kalbet në energji të errët, por ne ende nuk e dimë këtë. Anija kozmike Planck kohët e fundit rafinoi përbërjen fizike të Universit: 4.9% lëndë e zakonshme, 25.9% lëndë e errët dhe 69.2% energji e errët.
Ne nuk shohim materie të errët apo energji të errët. Këto terma nuk janë as shumë të përcaktuara mirë nga komuniteti shkencor. Ato janë më shumë si stenografi që do të mbeten derisa të kuptojmë se çfarë po ndodh në të vërtetë.
Lënda e errët tërheq dhe energjia e errët zmbrapset. Lënda e errët është korniza ose themeli mbi të cilin janë ndërtuar galaktikat dhe përmbajtja e tyre. Tërheqja e tij gravitacionale besohet se mban yjet së bashku në galaktika. Graviteti është më i fortë kur objektet janë më afër njëri-tjetrit dhe më i dobët kur janë më larg njëri-tjetrit.
Nga ana tjetër, energjia e errët i referohet forcës që shkakton zgjerimin e Universit, duke i dërguar galaktikat të fluturojnë larg. Ndërsa energjia e errët i largon këto objekte, graviteti dobësohet. Kjo sugjeron që zgjerimi i hapësirës po përshpejtohet në vend që të ngadalësohet për shkak të efekteve gravitacionale, siç mendohej dikur.
“Që nga fundi i viteve 1990, astronomët janë bindur se diçka po bën që zgjerimi i universit tonë të përshpejtohet”, thotë profesori David Wonds nga Universiteti i Portsmouth. - Një shpjegim i thjeshtë është se hapësira boshe - vakuumi - ka një densitet energjie që është një konstante kozmologjike. Megjithatë, ka prova në rritje se ky model i thjeshtë nuk mund të shpjegojë gamën e plotë të të dhënave astronomike në të cilat kanë akses shkencëtarët. Në veçanti, rritja e strukturës kozmike, galaktikave dhe grupimeve të galaktikave po ndodh më ngadalë se sa pritej."
Lënda e errët shkakton valëzime në diskun galaktik
Nëse shikojmë në hapësirë nga Toka, do të shohim se yjet përfundojnë papritur 50,000 vjet dritë nga qendra e galaktikës sonë. Prandaj, ky është fundi i galaktikës. Ne nuk do të shohim asgjë serioze derisa të largohemi 15,000 vjet dritë nga ky kufi, Unaza Monoceros, yjet që shtrihen mbi rrafshin e galaktikës sonë. Disa shkencëtarë besonin se këta yje ishin shqyer nga një galaktikë tjetër.
Megjithatë, analiza e re e të dhënave nga Sloan Digital Sky Survey ka zbuluar se Unaza Monoceros është në thelb pjesë e galaktikës sonë. Kjo do të thotë se Rruga e Qumështit është të paktën 50% më e madhe nga sa mendonim - dhe diametri i galaktikës sonë rritet nga 100,000–120,000 vite dritë në 150,000–180,000 vite dritë.
Duke parë nga Toka, ne nuk shohim se ato janë të lidhura për shkak të boshllëqeve në diskun galaktik. Këto valëzime duken si rrathë koncentrikë që rrezatojnë nga vendi ku guri bie në ujë. Vala ngrihet dhe bllokon pamjen e oqeanit, duke lënë të dukshme vetëm valët më të larta. Pra, megjithëse pamja jonë u bllokua pjesërisht nga forma e galaktikës sonë, ne e pamë Unazën e Njëbrirëshit si maja e një valë të lartë.
Ky zbulim ndryshon të kuptuarit tonë për strukturën e Rrugës së Qumështit.
"Ne zbuluam se disku i Rrugës së Qumështit nuk është thjesht një disk yjesh në një plan, ai është i valëzuar," thotë Heidi Newberg nga Shkolla e Shkencave Rensselaer. - Ne shohim të paktën katër depresione në diskun e Rrugës së Qumështit. Dhe meqenëse këto katër depresione janë të dukshme vetëm nga këndvështrimi ynë, mund të supozojmë se valëzime të ngjashme ekzistojnë në të gjithë diskun e Rrugës së Qumështit."
Shkencëtarët besojnë se valëzimet mund të shkaktohen nga një pjesë e materies së errët ose një galaktikë xhuxh që pret Rrugën e Qumështit. Nëse kjo teori rezulton e saktë, depresionet koncentrike të Rrugës së Qumështit do t'i ndihmojnë shkencëtarët të analizojnë shpërndarjen e materies së errët në galaktikën tonë.
Nënshkrimi i rrezeve gama
Deri kohët e fundit, e vetmja mënyrë se si shkencëtarët mund të zbulonin lëndën e errët ishte duke vëzhguar efektet e saj të mundshme gravitacionale në objekte të tjera në hapësirë. Megjithatë, shkencëtarët besojnë se rrezet gama mund të jenë një tregues i drejtpërdrejtë se materia e errët fshihet në Universin tonë. Ata mund të kenë zbuluar tashmë nënshkrimin e parë të rrezeve gama në Reticulum 2, një galaktikë xhuxh e zbuluar së fundmi pranë Rrugës së Qumështit.
Rrezet gama janë një formë e rrezatimit elektromagnetik me energji të lartë të emetuar nga qendrat e dendura të galaktikave. Nëse materia e errët është me të vërtetë e përbërë nga WIMP, grimcat e materies së errët mund të jenë burimi i rrezeve gama të prodhuara nga asgjësimi i ndërsjellë i WIMP-ve pas kontaktit. Megjithatë, rrezet gama mund të emetohen edhe nga burime të tjera si vrimat e zeza dhe pulsarët. Nëse procesi i analizës mund të ndajë disa burime nga të tjerat, ne do të jemi në gjendje të marrim rrezet gama nga materia e errët. Por kjo është vetëm një teori.
Shkencëtarët besojnë se shumica e galaktikave xhuxh nuk kanë burime të rëndësishme të rrezeve gama mund të përbëjnë 99%. Kjo është arsyeja pse fizikanët në universitetet Carnegie Mellon, Brown dhe Cambridge janë të ngazëllyer për rrezet gama që vijnë nga Reticulum 2.
“Zbulimi gravitacional i materies së errët mund të na tregojë shumë pak për sjelljen e grimcave të materies së errët”, thotë Matthew Walker nga Universiteti Carnegie Mellon. "Ne tani kemi një zbulim jo gravitacional që tregon se materia e errët sillet si një grimcë dhe kjo është jashtëzakonisht e rëndësishme."
Natyrisht, ekziston mundësia që ky rrezatim gama të ketë ardhur nga burime të tjera që ende nuk janë identifikuar. Në të njëjtën kohë zbulimi i fundit i nëntë galaktikave xhuxh pranë Rrugës së Qumështit u jep shkencëtarëve mundësinë për të eksploruar më tej këtë teori. botuar
Çështja e origjinës së Universit, e kaluara dhe e ardhmja e tij i ka shqetësuar njerëzit që nga kohra të lashta. Gjatë shekujve, teoritë janë shfaqur dhe janë hedhur poshtë, duke ofruar një pamje të botës bazuar në të dhënat e njohura. Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit ishte një tronditje e madhe për botën shkencore. Ajo gjithashtu dha një kontribut të madh në kuptimin e proceseve që formojnë Universin. Megjithatë, teoria e relativitetit nuk mund të pretendonte të ishte e vërteta përfundimtare, duke mos kërkuar ndonjë shtesë. Teknologjitë e përmirësuara kanë lejuar astronomët të bëjnë zbulime të paimagjinueshme më parë që kërkonin një kornizë të re teorike ose një zgjerim të konsiderueshëm të dispozitave ekzistuese. Një fenomen i tillë është materia e errët. Por gjërat e para së pari.
Gjëra nga ditët e shkuara
Për të kuptuar termin "materie e errët", le të kthehemi në fillim të shekullit të kaluar. Në atë kohë, ideja mbizotëruese ishte se Universi ishte një strukturë e palëvizshme. Ndërkohë, teoria e përgjithshme e relativitetit (GTR) supozoi se herët a vonë do të çonte në "ngjitjen së bashku" të të gjitha objekteve në hapësirë në një top të vetëm, do të ndodhte i ashtuquajturi kolaps gravitacional. Nuk ka forca refuzuese midis objekteve hapësinore. Tërheqja e ndërsjellë kompensohet nga forcat centrifugale, duke krijuar lëvizjen e vazhdueshme të yjeve, planetëve dhe trupave të tjerë. Në këtë mënyrë ruhet ekuilibri i sistemit.
Për të parandaluar kolapsin teorik të Universit, Ajnshtajni prezantoi një konstante kozmologjike - një vlerë që e sjell sistemin në gjendjen e nevojshme të palëvizshme, por në të njëjtën kohë është në të vërtetë fiktive dhe nuk ka bazë të dukshme.
Universi në zgjerim
Llogaritjet dhe zbulimet e Friedman dhe Hubble treguan se nuk kishte nevojë të shkeleshin ekuacionet harmonike të relativitetit të përgjithshëm duke përdorur një konstante të re. Është vërtetuar dhe sot pothuajse askush nuk e vë në dyshim këtë fakt, se Universi po zgjerohet, dikur ka pasur një fillim dhe nuk mund të flitet për stacionaritet. Zhvillimi i mëtejshëm i kozmologjisë çoi në shfaqjen e teorisë së shpërthimit të madh. Konfirmimi kryesor i supozimeve të reja është rritja e vëzhguar në distancën midis galaktikave me kalimin e kohës. Ishte matja e shpejtësisë me të cilën sistemet kozmike fqinje po largohen nga njëri-tjetri që çoi në formimin e hipotezës se materia e errët dhe energjia e errët ekzistojnë.
Të dhënat nuk janë në përputhje me teorinë
Fritz Zwicky në 1931, dhe më pas Jan Oort në 1932 dhe në vitet 1960, u angazhuan në llogaritjen e masës së materies së galaktikave në një grup të largët dhe lidhjen e saj me shpejtësinë e largimit të tyre nga njëra-tjetra. Herë pas here, shkencëtarët dolën në të njëjtat përfundime: kjo sasi e materies nuk është e mjaftueshme për gravitetin që krijon për të mbajtur së bashku galaktikat që lëvizin me shpejtësi kaq të mëdha. Zwicky dhe Oort sugjeruan se ekziston një masë e fshehur, materia e errët e Universit, e cila parandalon që objektet kozmike të shpërndahen në drejtime të ndryshme.
Sidoqoftë, hipoteza mori njohje nga bota shkencore vetëm në vitet shtatëdhjetë, pasi u shpallën rezultatet e punës së Vera Rubin.
Ajo ndërtoi kthesa rrotullimi që tregojnë qartë varësinë e shpejtësisë së lëvizjes së materies galaktike nga distanca që e ndan atë nga qendra e sistemit. Ndryshe nga supozimet teorike, rezultoi se shpejtësitë e yjeve nuk ulen ndërsa largohen nga qendra galaktike, por rriten. Kjo sjellje e yjeve mund të shpjegohej vetëm me praninë e një halo në galaktikë, e cila është e mbushur me materie të errët. Kështu, astronomia u përball me një pjesë krejtësisht të paeksploruar të universit.
Vetitë dhe përbërja
Kjo quhet e errët sepse nuk mund të shihet me asnjë mjet ekzistues. Prania e saj njihet nga një shenjë indirekte: materia e errët krijon një fushë gravitacionale, ndërsa nuk lëshon fare valë elektromagnetike.
Detyra më e rëndësishme me të cilën përballeshin shkencëtarët ishte të merrnin një përgjigje për pyetjen se nga çfarë konsiston kjo çështje. Astrofizikanët u përpoqën ta "mbushnin" atë me lëndën e zakonshme barionike (lënda barionike përbëhet nga pak a shumë protone, neutrone dhe elektrone të studiuara). Haloja e errët e galaktikave përfshinte yje kompakte me emetim të dobët të tipit dhe planetë të mëdhenj afër Jupiterit në masë. Megjithatë, supozime të tilla nuk u përballën me shqyrtim. Prandaj, lënda barionike, e njohur dhe e njohur, nuk mund të luajë një rol të rëndësishëm në masën e fshehur të galaktikave.
Sot, fizika është e angazhuar në kërkimin e komponentëve të panjohur. Hulumtimi praktik nga shkencëtarët bazohet në teorinë e supersimetrisë së mikrobotës, sipas së cilës për çdo grimcë të njohur ekziston një çift supersimetrik. Këto janë ato që përbëjnë materien e errët. Megjithatë, ende nuk ka qenë e mundur të sigurohen prova për ekzistencën e grimcave të tilla, ndoshta kjo është një çështje e së ardhmes së afërt.
Energji e errët
Zbulimi i një lloji të ri materie nuk i dha fund surprizave që Universi përgatiti për shkencëtarët. Në vitin 1998, astrofizikanët patën një tjetër shans për të krahasuar të dhënat teorike me faktet. Ky vit u shënua nga një shpërthim në një galaktikë larg nesh.
Astronomët matën distancën deri në të dhe u befasuan jashtëzakonisht nga të dhënat që morën: ylli u ndez shumë më larg sesa duhej të ishte sipas teorisë ekzistuese. Doli se po rritet me kalimin e kohës: tani është shumë më e lartë se 14 miliardë vjet më parë, kur supozohet se ndodhi Big Bang.
Siç e dini, për të përshpejtuar lëvizjen e një trupi, ai duhet të transferojë energji. Forca që detyron Universin të zgjerohet më shpejt është quajtur energji e errët. Kjo nuk është pjesë më pak misterioze e hapësirës sesa materia e errët. Dihet vetëm se karakterizohet nga një shpërndarje uniforme në të gjithë Universin dhe ndikimi i tij mund të regjistrohet vetëm në distanca të mëdha kozmike.
Dhe përsëri konstanta kozmologjike
Energjia e errët ka tronditur teorinë e shpërthimit të madh. Një pjesë e botës shkencore është skeptike për mundësinë e një substance të tillë dhe përshpejtimin e zgjerimit të shkaktuar prej saj. Disa astrofizikanë po përpiqen të ringjallin konstantën e harruar kozmologjike të Ajnshtajnit, e cila mund të kthehet përsëri nga një gabim i madh shkencor në një hipotezë pune. Prania e tij në ekuacione krijon antigravitet, duke çuar në përshpejtimin e zgjerimit. Megjithatë, disa nga implikimet e pranisë nuk janë në përputhje me të dhënat e vëzhgimit.
Sot, materia e errët dhe energjia e errët, të cilat përbëjnë pjesën më të madhe të materies në Univers, janë mistere për shkencëtarët. Nuk ka një përgjigje të qartë për pyetjen në lidhje me natyrën e tyre. Për më tepër, ndoshta ky nuk është sekreti i fundit që na ruan hapësira. Lënda e errët dhe energjia mund të jenë pragu i zbulimeve të reja që mund të revolucionarizojnë të kuptuarit tonë për strukturën e Universit.
- Përkthimi
Një qytetërim i padukshëm mund të ekzistojë pikërisht nën hundën tuaj.
Edhe pse ne e dimë se materia e zakonshme është përgjegjëse për vetëm 1/20 e energjisë së Universit dhe 1/6 e energjisë së bartur nga materia (dhe pjesa tjetër shkon në energjinë e errët), ne e konsiderojmë materien e zakonshme si një komponent shumë të rëndësishëm. Me përjashtim të kozmologëve, pothuajse të gjithë njerëzit përqendrohen në materien e zakonshme, megjithëse nga pikëpamja energjetike nuk është aq e rëndësishme.
Çështja e zakonshme është më e dashur për ne, natyrisht, sepse ne jemi krijuar prej saj - si e gjithë bota e prekshme në të cilën jetojmë. Por ne jemi gjithashtu të interesuar për të për shkak të shumëllojshmërisë së pasur të ndërveprimeve të saj. Ndërveprimet e materies së zakonshme përfshijnë elektromagnetike, të dobëta dhe të forta - ato ndihmojnë lëndën të formojë sisteme komplekse të dendura. Jo vetëm yjet, por edhe shkëmbinjtë, oqeanet, bimët dhe kafshët ekzistojnë falë forcave jo gravitacionale të natyrës përgjegjëse për ndërveprimet. Ashtu si një argëtues ndikohet më shumë nga alkooli sesa nga përbërësit e tjerë të birrës, ashtu edhe lënda e zakonshme, megjithëse mbart një pjesë të vogël të densitetit të energjisë, ndikon në vetvete dhe rrethinat e saj shumë më të dukshme sesa diçka që thjesht fluturon pranë.
Lënda e dukshme me të cilën jemi njohur mund të mendohet si një përqindje e privilegjuar - 15%, më saktë - e materies. Në biznes dhe politikë, 1% e njerëzve ndikojnë në vendimet dhe rregullat, dhe 99% e mbetur e popullsisë ofron infrastrukturë dhe mbështetje - mirëmbajtjen e ndërtesave, mbajtjen e qyteteve në funksion, shpërndarjen e ushqimit. Po kështu, materia e zakonshme ndikon pothuajse në gjithçka që vëzhgojmë, dhe materia e errët, në bollëkun dhe kudogjendjen e saj, ndihmon në krijimin e grupimeve dhe galaktikave, siguron formimin e yjeve, por ka pak efekt në mjedisin tonë të afërt.
Strukturat pranë nesh kontrollohen nga materia e zakonshme. Ai është përgjegjës për lëvizjen e trupave tanë, për burimet e energjisë që fuqizojnë ekonominë tonë, për ekranin ose letrën e kompjuterit ku po e lexoni këtë, dhe pothuajse për çdo gjë tjetër që mund të imagjinoni. Nëse diçka ndërvepron në një mënyrë që mund të matet, ia vlen t'i kushtohet vëmendje sepse do të jetë në gjendje të ndikojë në mjedisin tonë.
Normalisht, materia e errët nuk ka një ndikim dhe strukturë kaq interesante. Supozohet se materia e errët është ngjitësi që mban së bashku galaktikat dhe grupimet e tyre, të vendosura në retë amorfe. Por, çka nëse nuk është kështu, dhe është vetëm paragjykimi ynë - dhe injoranca, rrënja e paragjykimit - që shkakton keqkuptimin tonë?
Në Modelin Standard, ekzistojnë gjashtë lloje kuarkesh, tre lloje leptonësh të ngarkuar (përfshirë elektronin), tre lloje neutrinos, grimcat përgjegjëse për të gjitha forcat dhe bozon Higgs i sapo zbuluar. Po sikur bota e materies së errët, ndoshta jo aq e larmishme, të jetë gjithashtu e larmishme? Në këtë rast, ndërveprimet e materies së errët do të jenë të papërfillshme, por një pjesë e vogël e saj do të ndërveprojë me forcat që të kujtojnë forcat e materies së zakonshme. Struktura e pasur dhe komplekse e grimcave dhe forcave në Modelin Standard është përgjegjëse për shumë fenomene interesante. Nëse materia e errët ka një komponent ndërveprues, ajo gjithashtu mund të jetë me ndikim.
Nëse do të ishim krijesa të bëra nga materia e errët, do të ishte gabim të supozonim se të gjitha grimcat e materies së zakonshme janë të njëjta. Ndoshta njerëzit e bërë nga materia e zakonshme bëjnë të njëjtin gabim. Duke pasur parasysh kompleksitetin e fizikës së grimcave SM, e cila përshkruan përbërësit më të thjeshtë të materies të njohura për ne, duket e çuditshme të supozohet se e gjithë materia e errët përbëhet nga vetëm një lloj grimce. Pse të mos supozojmë se një pjesë e saj është subjekt i ndërveprimeve të veta?
Në këtë rast, ashtu si materia e zakonshme përbëhet nga lloje të ndryshme grimcash, dhe të gjitha këto pjesë përbërëse themelore ndërveprojnë përmes kombinimeve të ndryshme ngarkesash, materia e errët gjithashtu do të ketë pjesë përbërëse të ndryshme - dhe të paktën një lloj i grimcave të tilla do të marrë pjesë në ndërveprimet jo gravitacionale . Neutrinot në SM nuk ndikohen nga forca elektrike ose ndërveprimi i fortë, ndryshe nga gjashtë llojet e kuarkeve.
Po kështu, ndoshta një lloj grimce e materies së errët ndërvepron dobët ose aspak me ndonjë gjë tjetër përveç gravitetit, por rreth 5% e grimcave përjetojnë ndërveprime të tjera. Bazuar në studimin e materies së zakonshme, mund të themi se ky opsion ka më shumë gjasa sesa supozimi i zakonshëm i pranisë së një grimce të vetme që ndërvepron dobët.
Një gabim i bërë nga njerëzit e përfshirë në marrëdhëniet me publikun e huaj është të përpiqen të grumbullojnë kulturën e një vendi tjetër dhe të mos marrin parasysh faktin se ajo mund të përmbajë diversitet që është i dukshëm në vendin e tyre. Ashtu si një negociator i mirë nuk duhet të supozojë se një sektor i shoqërisë është mbizotërues ndaj një tjetri kur përpiqet të krahasojë kultura të ndryshme, kështu një shkencëtar mendjehapur nuk duhet të supozojë se materia e errët nuk është aq interesante sa materia normale dhe i mungon larmia e materies së ngjashme. ndaj asaj të materies normale.
Shkrimtari popullor i shkencës Corey Powell, duke raportuar kërkimin tonë në revistën Discover, filloi duke thënë se ai është një "shovinist i lëndës së lehtë" - dhe se ne të gjithë jemi gjithashtu. Ajo që ai donte të thoshte ishte se ne besojmë se çështja me të cilën jemi njohur është më e rëndësishme, dhe për rrjedhojë më komplekse dhe interesante. Ide shumë të ngjashme u përmbysën nga revolucioni i Kopernikut. Por shumica e njerëzve këmbëngulin që pikëpamja e tyre dhe besimi në rëndësinë tonë korrespondon me botën reale.
Komponentët e shumtë të materies së zakonshme ndërveprojnë në mënyra të ndryshme dhe ndikojnë në botë në mënyra të ndryshme. Pra, mund të ndodhë që materia e errët të ketë grimca të ndryshme me sjellje të ndryshme që ndikojnë në strukturën e Universit në një mënyrë të matshme.
Kur fillova të studioja për herë të parë materien e errët pjesërisht ndërvepruese, u habita që pothuajse askush nuk e kishte marrë parasysh se supozimi se vetëm materia e zakonshme shfaq një shumëllojshmëri llojesh dhe ndërveprimesh grimcash është një gabim arrogant. Disa fizikanë janë përpjekur të analizojnë modele të tilla si "materien e errët pasqyruese", në të cilën materia e errët përsërit gjithçka që është karakteristikë e materies së zakonshme. Por shembuj të tillë janë ekzotikë. Pasojat e tyre janë të vështira për t'u integruar me atë që dimë.
Disa fizikanë kanë studiuar më shumë modele komunikimi të ndërveprimeve të lëndës së errët. Por ata gjithashtu supozuan se e gjithë materia e errët është e njëjtë dhe i nënshtrohet të njëjtave ndërveprime. Askush nuk e pranoi mundësinë e thjeshtë që megjithëse pjesa më e madhe e materies së errët nuk ndërvepron me lëndën normale, një pjesë e vogël e saj mund.
Një nga arsyet për këtë është e qartë. Shumica e njerëzve besojnë se lloji i ri i materies së errët nuk do të ndikojë në shumicën e fenomeneve të vëzhguara, nëse është vetëm një pjesë e vogël e materies së errët. Ne ende nuk kemi qenë në gjendje të vëzhgojmë komponentin më të rëndësishëm të materies së errët dhe duket e parakohshme të studiojmë përbërësin e saj të vogël.
Por nëse mbani mend se materia e zakonshme transferon vetëm 20% të energjisë së materies së errët, ndërsa shumica prej nesh vetëm e vërejnë atë, mund të kuptoni se ku është e gabuar kjo logjikë. Materia që ndërvepron përmes forcave më të forta jo gravitacionale mund të jetë me më shumë interes dhe ndikim sesa materia që bashkëvepron dobët.
Ky është rasti me çështjen e zakonshme. Ai është jashtëzakonisht i fuqishëm pavarësisht sasisë së tij të vogël, pasi është i ngjeshur në disqe të dendura nga të cilët mund të formohen yjet, planetët, Toka dhe jeta. Komponenti i ngarkuar i materies së errët - megjithëse mund të mos ketë aq shumë - mund të shembet dhe të formojë disqe, siç është disku i dukshëm në Rrugën e Qumështit. Madje mund të kondensohet në objekte të ngjashme me yjet. Një strukturë e tillë në parim mund të vërehet, dhe ndoshta edhe më e lehtë për t'u bërë sesa lënda e zakonshme e ftohtë e errët e shpërndarë në një halo të madhe sferike.
Nëse mendoni për këtë në këtë mënyrë, numri i mundësive rritet shpejt. Në fund të fundit, elektromagnetizmi është vetëm një nga disa ndërveprime jo gravitacionale të përjetuara nga grimcat e Modelit Standard. Përveç forcës që lidh elektronet me bërthamat, grimcat SM përjetojnë ndërveprime të dobëta dhe të forta bërthamore. Në botën e materies së zakonshme, ndërveprime të tjera mund të ekzistojnë, por ato janë aq të dobëta në energjitë e disponueshme për ne, sa askush nuk i ka vëzhguar ende. Por edhe prania e tre ndërveprimeve jo gravitacionale lë të kuptohet se ndërveprimet jo gravitacionale përveç elektromagnetizmit të errët mund të jenë gjithashtu të pranishme në sektorin e errët.
Ndoshta materia e errët, përveç forcave të ngjashme me ato elektromagnetike, ndikohet edhe nga forcat bërthamore. Është e mundur që materia e errët mund të formojë yje të errët në të cilët ndodhin reaksionet bërthamore, duke rezultuar në formimin e strukturave që sillen më shumë si materia e zakonshme sesa materia e errët që kam përshkruar deri më tani. Në këtë rast, disku i errët mund të përmbajë yje të errët të rrethuar nga planetë të errët të bërë nga atome të errët. Lënda e errët mund të shfaqë të njëjtin kompleksitet si lënda normale.
Materia e errët që ndërvepron pjesërisht siguron ushqim të pasur për spekulime dhe na frymëzon të shqyrtojmë mundësi që ndryshe nuk do t'i konsideronim. Shkrimtarët dhe kineastët mund t'i shohin mjaft joshëse të gjitha këto fuqi dhe pasoja shtesë që fshihen në sektorin e errët. Ata madje mund të sugjerojnë ekzistencën e jetës së errët që ekziston paralelisht me tonën. Në këtë rast, në vend që krijesat e zakonshme të animuara të luftojnë krijesat e tjera të animuara, ose, në raste të rralla, të punojnë me to, krijesat e materies së errët mund të marshojnë nëpër ekran dhe të vjedhin të gjithë veprimin.
Por nuk do të ishte aq interesante për ta parë. Problemi është se kineastët do të kishin vështirësi të filmonin jetën e errët që është e padukshme për ne. Edhe sikur të ekzistonin krijesa të errëta, ne nuk do të dinim për të. Ju nuk mund ta dini se sa e bukur mund të jetë një jetë e errët - dhe pothuajse me siguri nuk do ta dini.
Ndërsa është argëtuese të spekulosh për mundësitë e jetës së errët, është shumë më e vështirë të kuptosh se si ta vëzhgosh atë - apo edhe të zbulosh ekzistencën e saj në mënyrë indirekte. Është mjaft e vështirë të gjesh jetë të përbërë nga të njëjtat komponentë si ne, megjithëse kërkimi për planetët ekstradiellorë është në vazhdim. Por provat për jetën e errët, nëse ekzistojnë, do të jenë edhe më të pakapshme sesa provat për jetën e zakonshme në botët e largëta.
Kohët e fundit, ne ishim në gjendje të vëzhgonim valët gravitacionale që dilnin nga vrimat e zeza të mëdha. Ne praktikisht nuk kemi asnjë shans për të zbuluar gravitetin e një qenieje të errët ose të një ushtrie qeniesh të errëta, pavarësisht sa afër janë ato me ne.
Idealisht, do të doja të komunikoja disi me këtë sektor të ri. Por nëse kjo jetë e re nuk i nënshtrohet forcave me të cilat jemi njohur, kjo nuk do të ndodhë. Edhe pse ne ndajmë gravitetin me ta, një ndikim i tillë nga një objekt i vetëm ose formë jete do të ishte shumë i dobët për t'u zbuluar. Vetëm objekte shumë të mëdha, të tilla si një disk në rrafshin e Rrugës së Qumështit, mund të prodhojnë efektet e vëzhguara.
Objektet e errëta ose jeta e errët mund të ekzistojnë shumë afër nesh - por nëse masa totale e materies së errët është e vogël, ne nuk do të dimë për të. Edhe me teknologjinë aktuale, ose çdo teknologji që mund të imagjinojmë, mund të testohen vetëm aftësi shumë specifike. "Jeta në hije", sado emocionuese të jetë, nuk ka gjasa të ketë pasoja të prekshme dhe mund të jetë një mundësi joshëse, por e pakapshme. Por jeta e errët është një supozim shumë i lirë. Shkrimtarët e trillimeve shkencore nuk do ta kenë problem ta krijojnë atë, por Universi ka shumë më tepër pengesa për këtë. Nuk është e qartë se cilat variante të ndërveprimit kimik janë në gjendje të mbështesin jetën, dhe ne nuk e dimë se çfarë lloj mjedisi kërkohet për ato variante që mund ta bëjnë këtë.
Megjithatë, jeta e errët në parim mund të ekzistojë, pikërisht nën hundët tona. Por pa ndërveprime më të forta me çështjen e botës sonë, ajo mund të argëtohet, të luftojë, të jetë aktive ose pasive - dhe ne nuk do ta dimë kurrë për këtë. Është interesante, megjithatë, nëse ka ndërveprime në botën e errët, të lidhura me jetën ose jo, ato mund të ndikojnë në strukturë në një mënyrë të matshme. Dhe atëherë do të jemi në gjendje të mësojmë shumë më tepër për botën e errët.
Pjesa më e madhe e lëndës që përbën Universin është e fshehur në mënyrë të sigurt nga sytë tanë.
Kur ne vizualizojmë strukturën e një galaktike në kokën tonë, ne ndoshta shohim para nesh spirale yjesh që rrotullohen në zbrazëtinë e zezë të hapësirës. Me një teleskop shumë të fuqishëm, ne mund të shihnim në fakt yjet individualë që përbëjnë krahët e galaktikave spirale, pasi ato lëshojnë një sasi të mjaftueshme drite dhe valë të tjera. Ne gjithashtu mund të "konsiderojmë" rajone të errëta brenda galaktikave - retë e pluhurit dhe gazit ndëryjor që thithin në vend që të lëshojnë dritë.
Sidoqoftë, gjatë shekullit të 20-të, astrofizikanët gradualisht arritën në përfundimin se imazhet e dukshme dhe të njohura të galaktikave përmbajnë jo më shumë se 10% të lëndës që aktualisht gjendet në Univers. Përafërsisht 90% e universit përbëhet nga materia, forma e së cilës mbetet një mister për ne, pasi ne nuk mund ta vëzhgojmë atë, dhe kolektivisht e gjithë kjo materie e errët quhet materie e errët. (Ndonjëherë ata flasin edhe për mungesën e masës, por ky term nuk mund të quhet i suksesshëm, pasi në një terminologji të tillë ndoshta do të ishte më mirë ta quajmë të tepërt.) Për herë të parë, zbulime sekrete të këtij lloji u shprehën në vitin 1933 nga astronomi zviceran Fritz Zwicky (1898-1974). Ishte ai që vuri në dukje se grupi i galaktikave në yjësinë Coma Berenices duket se mbahet së bashku nga një fushë gravitacionale shumë më e fortë se sa do të supozohej bazuar në masën e dukshme të materies që përmban ky grup galaktikash, që do të thotë se shumica e materia që gjendet në këtë rajon të Universit mbetet e padukshme për ne.
Në vitet 1970, Vera Rubin, një studiuese në Institutin Carnegie (Uashington), studioi dinamikën e galaktikave të karakterizuara nga shpejtësi të larta rrotullimi rreth qendrës së tyre - kryesisht, sjelljen e materies në periferi të tyre. Sipas të gjitha parametrave, masa të konsiderueshme të gazit më të lehtë ndëryjor, domethënë hidrogjenit, atomet e të cilit teorikisht duhet të kishin mbështjellë galaktikën në një rrjet satelitësh mikroskopikë, duhet të ishin hedhur në periferi të galaktikave që rrotullohen me shpejtësi, duke përdorur parimin e një centrifuge. . Merrni, si shembull, sistemin tonë diellor. Pjesa më e madhe e tij është e përqendruar në qendër (në Diell); Sa më larg një planet të jetë nga qendra, aq më e gjatë është periudha e revolucionit të tij rreth tij. Jupiterit, për shembull, i duhen njëmbëdhjetë vjet Tokë për të kryer një revolucion të plotë vjetor rreth Diellit, pasi ai ndodhet në një orbitë që është shumë më larg nga Dielli dhe në një cikël vjetor jo vetëm që udhëton një distancë më të gjatë, por edhe lëviz. përgjatë saj më ngadalë ( cm. ligjet e Keplerit). Në mënyrë të ngjashme, nëse e gjithë lënda e një galaktike spirale do të përqendrohej në krahët e saj, ku ne vëzhgojmë yjet e dukshëm, atëherë atomet e hidrogjenit të shpërndarë, duke iu bindur ligjit të tretë të Keplerit, do të lëviznin gjithnjë e më ngadalë ndërsa largoheshin nga qendra e galaktikës. masë. Rubin, megjithatë, ishte në gjendje të zbulonte eksperimentalisht se në çdo distancë nga qendra e galaktikës, hidrogjeni lëviz me një shpejtësi konstante. Dikush mund të mendojë se ai është "ngjitur" në një sferë gjigante rrotulluese të bërë nga një lëndë e padukshme.
Tani e dimë se materia e errët është e padukshme e pranishme jo vetëm brenda galaktikave, por në të gjithë Universin, duke përfshirë hapësirën ndërgalaktike. Ajo që ende nuk e kemi idenë është ajo natyrës. Disa prej tyre mund të rezultojnë të jenë trupa të zakonshëm qiellorë që nuk lëshojnë rrezatim të tyre, për shembull, planetë masivë si Jupiteri. Ekzistenca e tyre konfirmohet nga rezultatet e vëzhgimit të shkëlqimit të yjeve në galaktikat e afërta, ku ndonjëherë vërehen "zhytje", të cilat mund t'i atribuohen eklipseve të tyre të pjesshme kur planetë të mëdhenj kalojnë përgjatë rrugës së rrezeve në rrugën drejt nesh. Në praktikë, ekzistenca e trupave eklipsues ndëryjor që nuk kanë energjinë e tyre të rrezatimit në intervalin e vëzhgueshëm gjithashtu mund të konsiderohet e konfirmuar - ato quhen "objekte masive kompakte halo".
Megjithatë, shumica dërrmuese e shkencëtarëve pajtohen se masa e materies së padukshme të universit është larg të qenit i kufizuar në masën e trupave të zakonshëm qiellorë dhe lëndëve të shpërndara të fshehura prej nesh, por priren t'i shtojnë asaj masën totale të llojeve ende të pazbuluara. të grimcave elementare. Zakonisht quhen grimcat masive të ndërveprimit të dobët (MWIP). Ata nuk manifestohen në asnjë mënyrë në ndërveprim me dritën dhe rrezatimet e tjera elektromagnetike. Kërkimi i tyre sot është një lloj rinovimi i kërkimit në dukje të humbur prej kohësh për "eterin ndriçues" ( cm. Eksperimenti i Michelson-Morley). Ideja është që nëse galaktika jonë është vërtet e mbuluar nga të gjitha anët me një guaskë sferike të MChSV, Toka, për shkak të lëvizjes së saj, duhet të jetë vazhdimisht nën ndikimin e "erës së grimcave të fshehura" që e depërtojnë atë në të njëjtën mënyrë. pasi edhe në motin më pa erë një makinë fryhet nga rrymat ajrore që vijnë. Herët a vonë, një nga grimcat e një "erë të errët" të tillë do të ndërveprojë me një nga atomet e tokës dhe do të ngacmojë dridhjet e nevojshme për regjistrimin e saj nga pajisja ultrasensitive në të cilën qëndron. Laboratorët që kryejnë eksperimente të tilla tashmë po raportojnë se kanë marrë shenjat e para të konfirmimit të ekzistencës reale të një luhatjeje gjysmë cikli gjashtëmujore në frekuencën e regjistrimit të sinjaleve për ngjarje anormale të një serie të tillë, dhe kjo është pikërisht ajo që duhet të jetë pritet, pasi për gjysmë viti Toka lëviz në një orbitë rrethore diellore drejt erës së grimcave të fshehura, dhe në gjashtë muajt e ardhshëm era fryn "për të kapur" dhe grimcat fluturojnë në Tokë më rrallë.
MASH paraqet një shembull të asaj që zakonisht quhet materie e errët e ftohtë, sepse janë të rënda dhe të ngadalta. Supozohet se ata luajtën një rol të rëndësishëm në formimin e galaktikave në Universin e hershëm. Disa shkencëtarë besojnë gjithashtu se të paktën një pjesë e materies së errët është në gjendjen e grimcave të shpejta dhe të dobëta që ndërveprojnë, siç janë neutrinot, të cilat janë një shembull materie e errët e nxehtë. Problemi kryesor këtu është se para formimit të atomeve, domethënë për rreth 300,000 vitet e para pas shpërthimit të madh, Universi ishte në një gjendje protoplazmike. Çdo bërthamë e materies e njohur për ne u shpërbë para se të kishte kohë për t'u formuar, nën energjitë më të fuqishme të bombardimeve nga grimcat e mbinxehura të plazmës së nxehtë, super të dendur dhe të errët. Pasi Universi u zgjerua në një shkallë të caktuar të transparencës së hapësirës që ndan materien, më në fund filluan të formohen bërthama atomike të lehta. Por, mjerisht, në këtë moment Universi tashmë ishte zgjeruar aq shumë sa forcat e tërheqjes gravitacionale Nuk munda kundërvepron me energjinë kinetike të fragmenteve të shpërndara të Big Bengut dhe e gjithë materia, në teori, do të fluturonte larg, duke parandaluar formimin e galaktikave të qëndrueshme që vëzhgojmë. Kjo përbëhej nga të ashtuquajturat paradoksi galaktik, i cili vuri në dyshim vetë teorinë e Big Bengut.
Megjithatë, nëse në të gjithë hapësirën e Big Bang-ut vëllimor materia e zakonshme përzihej me grimca të fshehura të materies së errët, pas shpërthimit materia e errët, duke qenë e përzier me lëndën eksplicite, mund të shërbente si një element frenues. Për shkak të pranisë së një numri të madh të grimcave të rënda të fshehura, ishte i pari që u tërhoq së bashku nën ndikimin e forcave tërheqëse gravitacionale në bërthamat e ardhshme galaktike, të cilat doli të ishin të qëndrueshme për shkak të mungesës së ndërveprimit midis MFSW dhe MFSW dhe rrezatimi i fuqishëm centripetal i energjisë i shpërthimit. Kështu, në kohën kur u formuan bërthamat atomike, materia e errët tashmë ishte formuar në galaktika dhe grupime galaktikash dhe elementët e lëshuar të materies së zakonshme filluan të mblidheshin mbi to nën ndikimin e fushës gravitacionale. Në këtë model, lënda e zakonshme tërhiqej drejt grumbujve të lëndës së errët, si gjethet e thata që tërhiqen në vorbulla në sipërfaqen e errët të një lumi të shpejtë. Ka diçka për të menduar, apo jo? Jo vetëm ne, por e gjithë galaktika jonë dhe e gjithë bota materiale e dukshme mund të rezultojnë të jenë thjesht shkumë në sipërfaqen e një loje të çuditshme universale të fshehjes dhe kërkimit.
Vera Cooper Rubin, b. 1928
astronom amerikan. Lindur në Filadelfia. Ajo mori arsimin dhe doktoraturën në Universitetin Georgetown (Shteti i Uashingtonit, SHBA). Që nga viti 1954, ai ka punuar në Institutin Carnegie, Uashington, duke studiuar strukturën e galaktikave, kryesisht ato spirale, dhe, veçanërisht, strukturën dhe lëvizjen e krahëve të tyre. Ishte ajo që zbuloi se shpejtësia e rrotullimit të reve të zgjatura të gazit në krahët e galaktikave spirale nuk zvogëlohet me distancën nga qendra, por, përkundrazi, rritet, dhe kjo na jep konfirmimin e parë bindës për ekzistencën e materies së errët. në galaktika të veçanta.
Një konstrukt teorik në fizikë i quajtur Modeli Standard përshkruan ndërveprimet e të gjitha grimcave elementare të njohura për shkencën. Por kjo është vetëm 5% e materies që ekziston në Univers, 95% e mbetur është e një natyre krejtësisht të panjohur. Çfarë është kjo lëndë e errët hipotetike dhe si po përpiqen shkencëtarët ta zbulojnë atë? Hayk Hakobyan, student i MIPT-së dhe punonjës i Departamentit të Fizikës dhe Astrofizikës, flet për këtë si pjesë e një projekti të veçantë.
Modeli Standard i grimcave elementare, i konfirmuar përfundimisht pas zbulimit të bozonit Higgs, përshkruan ndërveprimet themelore (elektrike të dobëta dhe të forta) të grimcave të zakonshme që njohim: leptonet, kuarkët dhe bartësit e forcës (bozonet dhe gluonet). Sidoqoftë, rezulton se e gjithë kjo teori e madhe komplekse përshkruan vetëm rreth 5-6% të të gjithë materies, ndërsa pjesa tjetër nuk përshtatet në këtë model. Vëzhgimet e momenteve më të hershme të Universit tonë na tregojnë se afërsisht 95% e lëndës që na rrethon është e një natyre krejtësisht të panjohur. Me fjalë të tjera, ne në mënyrë indirekte e shohim praninë e kësaj lënde të fshehur për shkak të ndikimit të saj gravitacional, por ende nuk kemi mundur ta kapim atë drejtpërdrejt. Ky fenomen i fshehur masiv quhet "materie e errët".
Shkenca moderne, veçanërisht kozmologjia, funksionon sipas metodës deduktive të Sherlock Holmes
Tani kandidati kryesor nga grupi WISP është aksioni, i cili lind në teorinë e ndërveprimit të fortë dhe ka një masë shumë të vogël. Një grimcë e tillë është e aftë të shndërrohet në një çift foton-foton në fusha të larta magnetike, gjë që jep sugjerime se si dikush mund të përpiqet ta zbulojë atë. Eksperimenti ADMX përdor dhoma të mëdha që krijojnë një fushë magnetike prej 80,000 gauss (që është 100,000 herë fusha magnetike e Tokës). Në teori, një fushë e tillë duhet të stimulojë zbërthimin e një aksioni në një çift foton-foton, të cilin detektorët duhet ta kapin. Pavarësisht përpjekjeve të shumta, ende nuk ka qenë e mundur të zbulohen WIMP, aksione apo neutrino sterile.
Kështu, ne kemi udhëtuar nëpër një numër të madh hipotezash të ndryshme duke kërkuar të shpjegojmë praninë e çuditshme të masës së fshehur dhe, duke hedhur poshtë të gjitha pamundësitë me ndihmën e vëzhgimeve, kemi arritur në disa hipoteza të mundshme me të cilat mund të punojmë tashmë.
Një rezultat negativ në shkencë është gjithashtu rezultat, pasi jep kufizime në parametra të ndryshëm të grimcave, për shembull, eliminon gamën e masave të mundshme. Nga viti në vit, gjithnjë e më shumë vëzhgime dhe eksperimente të reja në përshpejtuesit ofrojnë kufizime të reja, më të rrepta në masën dhe parametrat e tjerë të grimcave të materies së errët. Kështu, duke hedhur poshtë të gjitha opsionet e pamundura dhe duke ngushtuar rrethin e kërkimeve, nga dita në ditë po afrohemi për të kuptuar se nga përbëhet 95% e materies në Universin tonë.
