เกี่ยวกับเรื่องที่ซับซ้อน สสารมืดคืออะไรและจะหาได้จากที่ไหน ชีวิตซ่อนอยู่ในสสารมืดหรือเปล่า? การสลายฮิกส์โบซอนเป็นสสารมืด

นิเวศวิทยาแห่งความรู้ อนุภาคสสารมืดไม่สร้าง สะท้อน หรือดูดซับแสง อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าเราจะมองไม่เห็นก็ตาม

อนุภาคสสารมืดไม่สร้าง สะท้อน หรือดูดซับแสง อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเราจะไม่สามารถมองเห็นสสารมืดได้โดยตรงและยังคงไม่เข้าใจธรรมชาติของมัน แต่นักวิทยาศาสตร์ก็เห็นพ้องกันว่าสสารนี้คิดเป็น 26% ของเอกภพที่เรารู้จักโดยการสังเกตผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่สสารนั้นมีต่อวัตถุในจักรวาลอื่น ๆ เช่นเดียวกับลมที่พัดต้นไม้ เราไม่เห็นสสารมืด แต่เรารู้ว่ามันอยู่ที่นั่น จากการสังเกตเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาทฤษฎีที่น่าสนใจมากเกี่ยวกับสสารลึกลับนี้ หากมีการค้นพบ ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลจะดีขึ้นอย่างมาก

สสารมืดอาจทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่

Michael Rampino ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก เชื่อว่าการเคลื่อนที่ของโลกผ่านดิสก์กาแลคซี (บริเวณของเราในกาแลคซีทางช้างเผือก) อาจทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่บนโลกได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะการเคลื่อนที่ของเราขัดขวางวงโคจรของดาวหางในระบบสุริยะชั้นนอก (เรียกว่าเมฆออร์ต) และทำให้ความร้อนในแกนกลางดาวเคราะห์ของเราเพิ่มขึ้น

ดวงอาทิตย์โคจรรอบใจกลางทางช้างเผือกร่วมกับดาวเคราะห์ทุกๆ 250 ล้านปี ในระหว่างการเดินทาง มันจะสานข้ามดิสก์กาแลคซีทุกๆ 30 ล้านปี Rampino ให้เหตุผลว่าการที่โลกเคลื่อนผ่านดิสก์นั้นเกิดขึ้นพร้อมกับการชนของดาวหางและการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่บนโลก รวมถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อ 65 ล้านปีก่อนเมื่อไดโนเสาร์สูญพันธุ์ นอกจากนี้ยังมีทฤษฎีที่ว่าก่อนที่ดาวเคราะห์น้อยจะยุติกิ้งก่ายักษ์ ตำแหน่งของพวกมันก็ลดลงอย่างมากจากการปะทุของภูเขาไฟ

การรวมกันของการปะทุของภูเขาไฟที่ผิดปกติและการชนของดาวเคราะห์น้อยเกิดขึ้นพร้อมกันกับการเคลื่อนตัวของโลกผ่านดิสก์กาแลคซี: "ในระหว่างการเคลื่อนผ่านดิสก์ ความเข้มข้นของสสารมืดจะรบกวนเส้นทางของดาวหางที่ปกติจะบินไปไกลจากโลกในระบบสุริยะชั้นนอก" กล่าว แรมปิโน. “นั่นหมายความว่าดาวหางที่ปกติจะโคจรไปไกลจากโลกกำลังใช้เส้นทางที่ผิดปกติจนชนกับดาวเคราะห์” บางคนเชื่อว่าทฤษฎีของรัมปิโนไม่ได้ผลเพราะไดโนเสาร์สูญพันธุ์เพราะดาวเคราะห์น้อย ไม่ใช่ดาวหาง อย่างไรก็ตาม 4% ของเมฆออร์ตประกอบด้วยดาวเคราะห์น้อยซึ่งมีอยู่ประมาณแปดพันล้านดวง

นอกจากนี้ Rampino ยังเชื่อว่าการที่โลกแต่ละดวงผ่านดิสก์กาแลกติกส่งผลให้เกิดสสารมืดสะสมอยู่ในแกนกลางของดาวเคราะห์ เมื่ออนุภาคสสารมืดทำลายล้างซึ่งกันและกัน พวกมันจะก่อให้เกิดความร้อนสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดการปะทุของภูเขาไฟ ระดับน้ำทะเลที่เปลี่ยนแปลง การเติบโตของภูเขา และกิจกรรมทางธรณีวิทยาอื่น ๆ ที่ส่งผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก

ทางช้างเผือกอาจเป็นรูหนอนขนาดยักษ์

เราอาจอาศัยอยู่ในอุโมงค์ขนาดยักษ์ที่เป็นทางลัดผ่านจักรวาล ดังที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ทำนายไว้ รูหนอนคือบริเวณที่อวกาศและเวลาโค้งงอ ทำให้เกิดรูหนอนขึ้นในบริเวณที่ห่างไกลของจักรวาล ตามที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก International School of Advanced Studies ในเมือง Trieste ประเทศอิตาลี สสารมืดในกาแลคซีของเราอาจถูกกระจายไปในลักษณะที่รองรับรูหนอนที่เสถียรตรงกลางทางช้างเผือกของเรา นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้เชื่อว่าถึงเวลาที่จะต้องคิดใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของสสารมืด บางทีมันอาจจะเป็นเพียงส่วนหนึ่งของอีกมิติหนึ่งเท่านั้น

“ถ้าเรารวมแผนที่ของสสารมืดในทางช้างเผือกเข้ากับแบบจำลองบิ๊กแบงล่าสุด” ศาสตราจารย์เปาโล ซาลุชชีกล่าว “และสมมติว่ามีอุโมงค์กาล-อวกาศ เราก็พบว่ากาแลคซีของเราอาจมีอุโมงค์ใดอุโมงค์หนึ่งเหล่านี้ และอุโมงค์ดังกล่าวอาจมีขนาดเท่ากับกาแล็กซีทั้งหมด ยิ่งกว่านั้น เรายังผ่านอุโมงค์นี้ได้ เนื่องจากตามการคำนวณของเรา จะสามารถเดินเรือได้ เหมือนที่เราเห็นในหนัง Interstellar

แน่นอนว่านี่เป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสสารมืดอาจเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างและสำรวจรูหนอน จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการค้นพบรูหนอนในธรรมชาติ

การค้นพบ Galaxy X

กาแล็กซี X เป็นที่รู้จักในชื่อดาราจักรสสารมืด ซึ่งเป็นดาราจักรแคระส่วนใหญ่ที่มองไม่เห็นซึ่งอาจเป็นสาเหตุให้เกิดระลอกคลื่นแปลกๆ ในก๊าซไฮโดรเจนเย็นนอกดิสก์ทางช้างเผือก เชื่อกันว่า Galaxy X เป็นกาแลคซีบริวารของทางช้างเผือกในกลุ่มดาวแปรแสงเซเฟอิด 4 ดวง ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่เต้นเป็นจังหวะซึ่งใช้เป็นเครื่องหมายในการวัดระยะทางในอวกาศ ตามทฤษฎีแล้ว เราไม่เห็นส่วนที่เหลือของกาแลคซีแคระนี้เพราะมันประกอบด้วยสสารมืด อย่างไรก็ตาม แรงดึงดูดของกาแลคซีนี้ทำให้เกิดระลอกคลื่นที่เราเห็น หากไม่มีแหล่งกำเนิดแรงโน้มถ่วงของสสารมืดที่ยึดพวกมันไว้ด้วยกัน เซเฟอิดทั้งสี่ก็น่าจะแยกตัวออกจากกัน

“การค้นพบตัวแปรเซเฟอิดแสดงให้เห็นว่าวิธีการของเราในการค้นหาตำแหน่งของกาแลคซีแคระที่มีสสารมืดครอบงำนั้นได้ผล” สุกัญญา จักรบาร์ติ นักดาราศาสตร์กล่าว “สิ่งนี้สามารถช่วยให้เราเข้าใจในที่สุดว่าสสารมืดประกอบด้วยอะไร” นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันสามารถใช้ได้ในบริเวณที่ไกลที่สุดของกาแลคซี และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเรา"

การสลายฮิกส์โบซอนเป็นสสารมืด

แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคได้รับการพัฒนาในปี 1970 เป็นชุดของทฤษฎีที่ทำนายอนุภาคย่อยอะตอมทั้งหมดที่รู้จักในจักรวาลและวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กัน ด้วยการยืนยันฮิกส์โบซอน (หรือที่เรียกว่า "อนุภาคพระเจ้า") ในปี 2012 แบบจำลองมาตรฐานก็เสร็จสมบูรณ์ น่าเสียดายที่โมเดลนี้ไม่ได้อธิบายทุกอย่างและไม่พูดอะไรเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและสสารมืด มวลของอนุภาคฮิกส์ก็ดูเล็กเกินไปสำหรับนักวิทยาศาสตร์บางคนเช่นกัน

สิ่งนี้กระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Chalmers เสนอแบบจำลองใหม่ที่อิงจากสมมาตรยิ่งยวด ซึ่งติดตั้งอนุภาคแบบจำลองมาตรฐานทุกอนุภาคที่รู้จักเข้ากับซูเปอร์พาร์ตเนอร์ที่หนักกว่า ตามทฤษฎีใหม่ อนุภาคฮิกส์ส่วนเล็กๆ จะสลายตัวเป็นโฟตอน (อนุภาคของแสง) และกราวิตินอีกสองตัว (อนุภาคสสารมืดสมมุติ) หากได้รับการยืนยัน โมเดลนี้จะปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของธรรมชาติโดยสิ้นเชิง

สสารมืดบนดวงอาทิตย์

ขึ้นอยู่กับวิธีที่ใช้ในการวิเคราะห์ดวงอาทิตย์ ปริมาณธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนหรือฮีเลียมจะผันผวนประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เราสามารถวัดองค์ประกอบแต่ละอย่างได้โดยการดูสเปกตรัมของแสงที่ปล่อยออกมา เช่น ลายนิ้วมือ หรือโดยการศึกษาว่าองค์ประกอบดังกล่าวส่งผลต่อคลื่นเสียงที่ผ่านดวงอาทิตย์อย่างไร ความแตกต่างลึกลับในการวัดองค์ประกอบของดวงอาทิตย์ทั้งสองประเภทนี้เรียกว่าปัญหาส่วนเกิน (หรือความอุดมสมบูรณ์ของดวงอาทิตย์)

เราจำเป็นต้องวัดองค์ประกอบเหล่านี้อย่างแม่นยำเพื่อทำความเข้าใจองค์ประกอบทางเคมีของดวงอาทิตย์ ตลอดจนความหนาแน่นและอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังช่วยให้เราเข้าใจองค์ประกอบและพฤติกรรมของดาวฤกษ์อื่นๆ ตลอดจนดาวเคราะห์และกาแลคซีด้วย

เป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถพัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่ยอมรับได้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ แอรอน วินเซนต์ และเพื่อนร่วมงานของเขาได้เสนอการมีอยู่ของสสารมืดในแกนกลางดวงอาทิตย์เพื่อเป็นคำตอบที่เป็นไปได้สำหรับคำถามนี้ หลังจากทดสอบแบบจำลองต่างๆ มากมาย พวกเขาก็เกิดทฤษฎีที่ดูเหมือนว่าจะได้ผล อย่างไรก็ตาม มันรวมสสารมืดชนิดพิเศษไว้ด้วย - "มีปฏิสัมพันธ์กับสสารมืดที่ไม่สมมาตรอย่างอ่อน" ซึ่งอาจเป็นสสารหรือปฏิสสารในเวลาเดียวกัน

จากการตรวจวัดแรงโน้มถ่วง นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าดวงอาทิตย์ถูกล้อมรอบด้วยรัศมีของสสารมืด อนุภาคสสารมืดที่ไม่สมมาตรไม่มีปฏิสสารมากนัก ดังนั้นจึงสามารถอยู่รอดจากการสัมผัสกับสสารธรรมดาและสะสมอยู่ในแกนกลางของดวงอาทิตย์ได้ อนุภาคเหล่านี้ยังสามารถดูดซับพลังงานที่ใจกลางดวงอาทิตย์แล้วส่งความร้อนไปยังขอบด้านนอก ซึ่งอาจอธิบายปัญหาการมีแสงอาทิตย์มากเกินไปได้

สสารมืดอาจเป็นขนาดมหภาค

นักวิทยาศาสตร์ของ Case Western Reserve สงสัยว่าเรากำลังมองหาสสารมืดในสถานที่ที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาแนะนำว่าสสารมืดอาจไม่ประกอบด้วยอนุภาคแปลกปลอมเล็กๆ เช่น WIMP (มีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคขนาดใหญ่เพียงเล็กน้อย) แต่เป็นวัตถุขนาดมหึมาซึ่งมีขนาดตั้งแต่ไม่กี่เซนติเมตรไปจนถึงขนาดของดาวเคราะห์น้อย อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์จำกัดทฤษฎีไว้เฉพาะสิ่งที่สังเกตพบแล้วในอวกาศเท่านั้น ดังนั้นพวกเขาจึงเชื่อว่าแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคจะให้คำตอบได้ ไม่จำเป็นต้องใช้โมเดลใหม่

นักวิทยาศาสตร์เรียกวัตถุสสารมืดของพวกเขาว่า "มาโคร" พวกเขาไม่ได้อ้างว่าไม่มี WIMP และ axions แต่พวกเขายอมรับว่าการค้นหาสสารมืดของเราอาจรวมถึงตัวเลือกอื่นด้วย มีตัวอย่างของสสารที่ไม่ธรรมดาหรือแปลกใหม่ แต่เหมาะสมกับพารามิเตอร์ของโมเดลมาตรฐาน

“ชุมชนวิทยาศาสตร์ละทิ้งความคิดที่ว่าสสารมืดสามารถสร้างขึ้นจากสสารธรรมดาได้ในช่วงปลายทศวรรษ 1980” เกล็นน์ สตาร์คแมน ศาสตราจารย์ฟิสิกส์กล่าว “เราสงสัยว่ามันผิดหรือเปล่า และสสารมืดสามารถสร้างขึ้นจากสสารธรรมดา ควาร์กและอิเล็กตรอนได้หรือไม่”

การตรวจจับสสารมืดโดยใช้ GPS

นักฟิสิกส์สองคนเสนอให้ใช้ดาวเทียม GPS เพื่อค้นหาสสารมืด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอาจไม่ใช่อนุภาคตามความหมายทั่วไป แต่เป็นรอยเปื้อนในโครงสร้างของกาล-อวกาศ

“การวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าสสารมืดอาจถูกจัดเป็นกลุ่มก้อนขนาดใหญ่คล้ายก๊าซของข้อบกพร่องเชิงทอพอโลยีหรือรอยแตกที่มีพลัง” Andrei Derevyanko จากมหาวิทยาลัยเนวาดากล่าว “เราเสนอให้ตรวจจับข้อบกพร่องเหล่านี้ สสารมืด โดยใช้เครือข่ายนาฬิกาอะตอมที่มีความละเอียดอ่อน แนวคิดก็คือเมื่อนาฬิกาไม่ซิงก์กัน เราจะรู้ว่าสสารมืดซึ่งเป็นข้อบกพร่องเชิงทอพอโลยีได้ผ่านตำแหน่งนั้นแล้ว โดยพื้นฐานแล้ว เราวางแผนที่จะใช้ดาวเทียม GPS เป็นเครื่องตรวจจับสสารมืดที่ใหญ่ที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้น"

นักวิทยาศาสตร์กำลังวิเคราะห์ข้อมูลจากดาวเทียม GPS 30 ดวงและพยายามทดสอบทฤษฎีด้วยความช่วยเหลือ ถ้าสสารมืดเป็นก๊าซจริงๆ โลกจะเคลื่อนผ่านมันไปในขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านกาแลคซี เมื่อทำหน้าที่เป็นลม โลกและดาวเทียมจะถูกพัดพาสสารมืดจำนวนหนึ่งออกไป ส่งผลให้นาฬิกา GPS บนดาวเทียมและบนพื้นโลกสูญเสียการซิงค์ทุกๆ สามนาที นักวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจสอบความคลาดเคลื่อนได้จนถึงหนึ่งในพันล้านวินาที

สสารมืดสามารถขับเคลื่อนด้วยพลังงานมืดได้

จากการศึกษาล่าสุดชิ้นหนึ่ง พลังงานมืดอาจดูดกลืนสสารมืดในขณะที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กัน ซึ่งจะทำให้การเติบโตของกาแลคซีช้าลง และในที่สุดอาจทำให้จักรวาลว่างเปล่าจนเกือบหมด เป็นไปได้ที่สสารมืดจะสลายตัวเป็นพลังงานมืด แต่เรายังไม่รู้เรื่องนี้ เมื่อเร็วๆ นี้ ยานอวกาศพลังค์ได้ปรับปรุงองค์ประกอบทางกายภาพของจักรวาล ได้แก่ สสารธรรมดา 4.9% สสารมืด 25.9% และพลังงานมืด 69.2%

เราไม่เห็นสสารมืดหรือพลังงานมืด คำศัพท์เหล่านี้ไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างดีนักโดยชุมชนวิทยาศาสตร์ พวกมันเป็นเหมือนชวเลขที่จะยังคงอยู่จนกว่าเราจะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นจริง

สสารมืดดึงดูดและขับไล่พลังงานมืด สสารมืดคือกรอบหรือรากฐานที่ใช้สร้างกาแลคซีและสิ่งที่อยู่ภายใน เชื่อกันว่าแรงดึงโน้มถ่วงจะยึดดวงดาวไว้ด้วยกันในกาแลคซี แรงโน้มถ่วงจะรุนแรงขึ้นเมื่อวัตถุอยู่ใกล้กันมากขึ้น และจะอ่อนลงเมื่อวัตถุอยู่ห่างจากกันมากขึ้น

ในทางกลับกัน พลังงานมืดหมายถึงพลังที่ทำให้จักรวาลขยายตัว ส่งผลให้กาแลคซีบินออกไป เมื่อพลังงานมืดผลักวัตถุเหล่านี้ออกไป แรงโน้มถ่วงก็อ่อนลง นี่แสดงให้เห็นว่าการขยายตัวของอวกาศกำลังเร่งมากกว่าที่จะชะลอตัวลงเนื่องจากผลกระทบของแรงโน้มถ่วงดังที่เคยคิดกันไว้

“ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1990 นักดาราศาสตร์เริ่มเชื่อมั่นว่ามีบางสิ่งที่ทำให้จักรวาลของเราขยายตัวเร็วขึ้น” ศาสตราจารย์ David Wonds จากมหาวิทยาลัยพอร์ทสมัธกล่าว - คำอธิบายง่ายๆ ก็คือพื้นที่ว่าง - สุญญากาศ - มีความหนาแน่นของพลังงานซึ่งเป็นค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นว่าแบบจำลองง่ายๆ นี้ไม่สามารถอธิบายข้อมูลทางดาราศาสตร์ได้ครบถ้วนซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเติบโตของโครงสร้างจักรวาล กาแล็กซี และกระจุกดาราจักรเกิดขึ้นช้ากว่าที่คาดไว้"

สสารมืดทำให้เกิดระลอกคลื่นในดิสก์กาแลคซี

หากเรามองเข้าไปในอวกาศจากโลก เราจะเห็นว่าดวงดาวต่างๆ จู่ๆ ก็สิ้นสุด 50,000 ปีแสงจากใจกลางกาแลคซีของเรา ดังนั้นนี่คือจุดสิ้นสุดของกาแล็กซี เราจะไม่เห็นอะไรร้ายแรงจนกว่าเราจะเคลื่อนห่างจากขอบเขตนี้ซึ่งก็คือวงแหวนโมโนซีรอส 15,000 ปีแสง ซึ่งเป็นดวงดาวที่อยู่เหนือระนาบของกาแลคซีของเรา นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าดาวเหล่านี้ถูกฉีกออกจากกาแลคซีอื่น

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ข้อมูลใหม่จากการสำรวจ Sloan Digital Sky ได้เปิดเผยว่าวงแหวน Monoceros เป็นส่วนหนึ่งของกาแลคซีของเรา ซึ่งหมายความว่าทางช้างเผือกมีขนาดใหญ่กว่าที่เราคิดไว้อย่างน้อย 50% และเส้นผ่านศูนย์กลางของกาแลคซีของเราเพิ่มขึ้นจาก 100,000–120,000 ปีแสงเป็น 150,000–180,000 ปีแสง

เมื่อมองจากโลก เราไม่เห็นว่าพวกมันเชื่อมต่อกันเนื่องจากมีช่องว่างในดิสก์กาแลคซี ระลอกคลื่นเหล่านี้ดูเหมือนเป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางรวมกันซึ่งแผ่กระจายออกมาจากบริเวณที่หินตกลงไปในน้ำ คลื่นขึ้นและบดบังทัศนียภาพของมหาสมุทร เหลือเพียงคลื่นที่สูงกว่าเท่านั้นที่มองเห็นได้ ดังนั้น แม้ว่าการมองเห็นของเราจะถูกบดบังบางส่วนด้วยรูปร่างของกาแล็กซีของเรา แต่เราเห็นวงแหวนยูนิคอร์นเหมือนยอดคลื่นสูง

การค้นพบนี้เปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโครงสร้างของทางช้างเผือก

“เราพบว่าดิสก์ทางช้างเผือกไม่ได้เป็นเพียงดิสก์ดาวฤกษ์ในระนาบเดียวเท่านั้น แต่ยังเป็นกระดาษลูกฟูก” Heidi Newberg จาก Rensselaer School of Science กล่าว - เราเห็นความหดหู่อย่างน้อยสี่ครั้งในดิสก์ทางช้างเผือก และเนื่องจากความกดอากาศทั้งสี่นี้มองเห็นได้จากมุมมองของเราเท่านั้น เราจึงสามารถสันนิษฐานได้ว่ามีระลอกคลื่นที่คล้ายกันนี้ทั่วทั้งดิสก์ของทางช้างเผือก"

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าระลอกคลื่นนี้อาจเกิดจากชิ้นส่วนของสสารมืดหรือกาแลคซีแคระที่ตัดผ่านทางช้างเผือก หากทฤษฎีนี้ถูกต้อง การยุบตัวของศูนย์กลางทางช้างเผือกจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์การกระจายตัวของสสารมืดในกาแลคซีของเราได้

ลายเซ็นรังสีแกมมา

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ วิธีเดียวที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับสสารมืดได้คือการสังเกตผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่อาจเกิดขึ้นกับวัตถุอื่นๆ ในอวกาศ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ารังสีแกมมาอาจเป็นสัญญาณโดยตรงว่าสสารมืดซ่อนตัวอยู่ในจักรวาลของเรา พวกเขาอาจตรวจพบลายเซ็นรังสีแกมมาดวงแรกในเรติคูลัม 2 ซึ่งเป็นกาแลคซีแคระที่เพิ่งค้นพบใกล้ทางช้างเผือก

รังสีแกมมาเป็นรูปแบบหนึ่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากใจกลางกาแลคซีอันหนาแน่น ถ้าสสารมืดประกอบด้วย WIMP จริงๆ อนุภาคของสสารมืดอาจเป็นแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่เกิดจากการทำลายล้างร่วมกันของ WIMP เมื่อสัมผัสกัน อย่างไรก็ตาม รังสีแกมมายังสามารถปล่อยออกมาจากแหล่งอื่น เช่น หลุมดำและพัลซาร์ หากกระบวนการวิเคราะห์สามารถแยกแหล่งที่มาบางแห่งออกจากแหล่งอื่นได้ เราก็จะสามารถได้รับรังสีแกมมาจากสสารมืดได้ แต่นี่เป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากาแลคซีแคระส่วนใหญ่ไม่มีแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่สำคัญ ดังนั้นอาจมีสสารมืดถึง 99% นั่นเป็นสาเหตุที่นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Carnegie Mellon, Brown และ Cambridge รู้สึกตื่นเต้นกับรังสีแกมมาที่มาจาก Reticulum 2

"การตรวจจับแรงโน้มถ่วงของสสารมืดสามารถบอกเราน้อยมากเกี่ยวกับพฤติกรรมของอนุภาคสสารมืด" แมทธิว วอล์กเกอร์ จากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน กล่าว “ตอนนี้เรามีการตรวจจับแบบไม่โน้มถ่วงซึ่งแสดงให้เห็นว่าสสารมืดมีพฤติกรรมเหมือนอนุภาค และนี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง”

แน่นอนว่ายังมีความเป็นไปได้ที่รังสีแกมมานี้จะมาจากแหล่งอื่นที่ยังไม่สามารถระบุได้ ในเวลาเดียวกันการค้นพบกาแล็กซีแคระเก้าดวงล่าสุด ใกล้ทางช้างเผือกทำให้นักวิทยาศาสตร์มีโอกาสสำรวจทฤษฎีนี้เพิ่มเติม ที่ตีพิมพ์

คำถามเกี่ยวกับการกำเนิดของจักรวาล อดีตและอนาคต ทำให้ผู้คนกังวลมาตั้งแต่สมัยโบราณ ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา ทฤษฎีต่างๆ เกิดขึ้นและไม่ได้รับการพิสูจน์ โดยนำเสนอภาพของโลกจากข้อมูลที่ทราบ ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์สร้างความตื่นตระหนกขั้นพื้นฐานต่อโลกวิทยาศาสตร์ เธอยังมีส่วนช่วยอย่างมากในการทำความเข้าใจกระบวนการที่สร้างจักรวาล อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่สามารถอ้างได้ว่าเป็นความจริงขั้นสุดท้าย โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มเติมใดๆ เทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถค้นพบสิ่งที่ไม่อาจจินตนาการได้ก่อนหน้านี้ซึ่งจำเป็นต้องมีกรอบทางทฤษฎีใหม่หรือการขยายข้อกำหนดที่มีอยู่อย่างมีนัยสำคัญ ปรากฏการณ์หนึ่งคือสสารมืด แต่สิ่งแรกก่อน

สิ่งต่าง ๆ จากวันที่ผ่านไป

เพื่อทำความเข้าใจคำว่า "สสารมืด" เราจะย้อนกลับไปในช่วงต้นศตวรรษที่ผ่านมา แนวคิดหลักในขณะนั้นคือจักรวาลเป็นโครงสร้างที่อยู่กับที่ ในขณะเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GTR) สันนิษฐานว่าไม่ช้าก็เร็วมันจะนำไปสู่การ "เกาะติดกัน" ของวัตถุทั้งหมดในอวกาศให้กลายเป็นลูกบอลลูกเดียว สิ่งที่เรียกว่าการยุบตัวของแรงโน้มถ่วงก็จะเกิดขึ้น ไม่มีแรงผลักกันระหว่างวัตถุในอวกาศ แรงดึงดูดระหว่างกันได้รับการชดเชยด้วยแรงเหวี่ยง ทำให้เกิดการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของดวงดาว ดาวเคราะห์ และวัตถุอื่นๆ ด้วยวิธีนี้จะรักษาความสมดุลของระบบไว้

เพื่อป้องกันการล่มสลายทางทฤษฎีของจักรวาล ไอน์สไตน์ได้แนะนำค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา ซึ่งเป็นค่าที่ทำให้ระบบอยู่ในสถานะหยุดนิ่งที่จำเป็น แต่ในขณะเดียวกัน มันก็เป็นสิ่งสมมติจริง ๆ และไม่มีพื้นฐานที่ชัดเจน

จักรวาลที่กำลังขยายตัว

การคำนวณและการค้นพบของฟรีดแมนและฮับเบิลแสดงให้เห็นว่าไม่จำเป็นต้องละเมิดสมการประสานกันของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปโดยใช้ค่าคงที่ใหม่ ได้รับการพิสูจน์แล้ว และในปัจจุบันแทบไม่มีใครสงสัยข้อเท็จจริงนี้ว่าจักรวาลกำลังขยายตัว ครั้งหนึ่งเคยมีจุดเริ่มต้น และไม่อาจพูดถึงความคงที่ได้ การพัฒนาเพิ่มเติมของจักรวาลวิทยานำไปสู่การเกิดขึ้นของทฤษฎีบิ๊กแบง การยืนยันหลักสมมติฐานใหม่คือการสังเกตการเพิ่มขึ้นของระยะห่างระหว่างกาแลคซีเมื่อเวลาผ่านไป เป็นการวัดความเร็วที่ระบบจักรวาลที่อยู่ใกล้เคียงเคลื่อนที่ออกจากกันซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของสมมติฐานที่ว่าสสารมืดและพลังงานมืดมีอยู่จริง

ข้อมูลไม่สอดคล้องกับทฤษฎี

Fritz Zwicky ในปี 1931 และ Jan Oort ในปี 1932 และ 1960 ได้มีส่วนร่วมในการคำนวณมวลของสสารของกาแลคซีในกระจุกดาวห่างไกลและความสัมพันธ์ระหว่างมันกับความเร็วของการเคลื่อนออกจากกัน ครั้งแล้วครั้งเล่า นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปเดียวกันว่า ปริมาณสสารนี้ไม่เพียงพอสำหรับแรงโน้มถ่วงที่สสารสร้างขึ้นเพื่อรวมกาแลคซีที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเช่นนั้นไว้ด้วยกัน Zwicky และ Oort เสนอว่ามีมวลที่ซ่อนอยู่ซึ่งเป็นสสารมืดของจักรวาลซึ่งป้องกันไม่ให้วัตถุในจักรวาลกระเจิงไปในทิศทางที่ต่างกัน

อย่างไรก็ตามสมมติฐานดังกล่าวได้รับการยอมรับจากโลกวิทยาศาสตร์ในช่วงอายุเจ็ดสิบเท่านั้นหลังจากประกาศผลงานของ Vera Rubin

เธอสร้างเส้นโค้งการหมุนที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความขึ้นอยู่กับความเร็วการเคลื่อนที่ของสสารดาราจักรกับระยะห่างที่แยกมันออกจากศูนย์กลางของระบบ ตรงกันข้ามกับสมมติฐานทางทฤษฎี ปรากฎว่าความเร็วของดาวฤกษ์ไม่ได้ลดลงเมื่อเคลื่อนออกจากใจกลางกาแลคซี แต่เพิ่มขึ้น พฤติกรรมของดวงดาวนี้สามารถอธิบายได้จากการมีอยู่ของรัศมีในกาแลคซีซึ่งเต็มไปด้วยสสารมืด ด้วยเหตุนี้ ดาราศาสตร์จึงต้องเผชิญกับส่วนหนึ่งของจักรวาลที่ยังไม่มีใครสำรวจเลย

คุณสมบัติและองค์ประกอบ

สิ่งนี้เรียกว่าความมืดเพราะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยวิธีการใด ๆ ที่มีอยู่ การมีอยู่ของมันได้รับการยอมรับด้วยสัญญาณทางอ้อม: สสารมืดสร้างสนามโน้มถ่วงโดยไม่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเลย

งานที่สำคัญที่สุดที่นักวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญคือการได้รับคำตอบสำหรับคำถามว่าเรื่องนี้ประกอบด้วยอะไร นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์พยายาม "เติม" สสารแบริออนตามปกติ (สสารแบริออนประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนที่ศึกษาไม่มากก็น้อย) รัศมีมืดของกาแลคซีรวมถึงดาวฤกษ์ประเภทนี้ที่เปล่งแสงน้อยและดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีมวลใกล้ดาวพฤหัส อย่างไรก็ตาม ข้อสันนิษฐานดังกล่าวไม่สามารถทนต่อการตรวจสอบข้อเท็จจริงได้ สสารแบริออนที่คุ้นเคยและคุ้นเคยจึงไม่สามารถมีบทบาทสำคัญในมวลที่ซ่อนอยู่ของกาแลคซีได้

ปัจจุบัน ฟิสิกส์มีส่วนร่วมในการค้นหาส่วนประกอบที่ไม่รู้จัก การวิจัยภาคปฏิบัติโดยนักวิทยาศาสตร์มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวดของไมโครเวิลด์ ซึ่งทุกอนุภาคที่รู้จักจะมีคู่สมมาตรยิ่งยวด สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่ประกอบขึ้นเป็นสสารมืด อย่างไรก็ตาม ยังไม่สามารถหาหลักฐานการมีอยู่ของอนุภาคดังกล่าวได้ บางทีนี่อาจเป็นเรื่องของอนาคตอันใกล้นี้

พลังงานมืด

การค้นพบสสารชนิดใหม่ไม่ได้ยุติความประหลาดใจที่จักรวาลเตรียมไว้สำหรับนักวิทยาศาสตร์ ในปี 1998 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มีโอกาสเปรียบเทียบข้อมูลทางทฤษฎีกับข้อเท็จจริงอีกครั้ง ปีนี้เกิดการระเบิดในกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลจากเรา

นักดาราศาสตร์วัดระยะห่างจากดาวดวงนั้นและรู้สึกประหลาดใจอย่างยิ่งกับข้อมูลที่ได้รับ ดาวดวงนี้สว่างไกลเกินกว่าที่ควรจะเป็นตามทฤษฎีที่มีอยู่ ปรากฎว่ามันเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ตอนนี้มันสูงกว่าเมื่อ 14 พันล้านปีก่อนมาก ซึ่งเป็นช่วงที่บิ๊กแบงน่าจะเกิดขึ้น

ดังที่คุณทราบ การจะเร่งการเคลื่อนไหวของร่างกายนั้นจำเป็นต้องถ่ายโอนพลังงาน พลังที่บังคับให้จักรวาลขยายตัวเร็วขึ้นได้เรียกว่าพลังงานมืด นี่เป็นส่วนที่ลึกลับไม่น้อยไปกว่าสสารมืด เป็นที่ทราบกันเพียงว่ามีลักษณะการกระจายตัวที่สม่ำเสมอทั่วทั้งจักรวาล และการชนของมันสามารถบันทึกได้ในระยะทางจักรวาลขนาดมหึมาเท่านั้น

และค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยาอีกครั้ง

พลังงานมืดได้เขย่าทฤษฎีบิ๊กแบง ส่วนหนึ่งของโลกวิทยาศาสตร์ไม่มั่นใจเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของสารดังกล่าวและความเร่งของการขยายตัวที่เกิดจากสารดังกล่าว นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์บางคนพยายามรื้อฟื้นค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยาที่ถูกลืมของไอน์สไตน์ ซึ่งอาจไปจากความผิดพลาดทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่ไปสู่สมมติฐานที่ใช้งานได้อีกครั้ง การมีอยู่ของมันในสมการทำให้เกิดการต้านแรงโน้มถ่วง ซึ่งนำไปสู่การเร่งการขยายตัว อย่างไรก็ตาม นัยยะบางประการของการมีอยู่ไม่สอดคล้องกับข้อมูลเชิงสังเกต

ปัจจุบัน สสารมืดและพลังงานมืดซึ่งประกอบเป็นสสารส่วนใหญ่ในจักรวาลถือเป็นเรื่องลึกลับสำหรับนักวิทยาศาสตร์ ไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของพวกเขา ยิ่งไปกว่านั้น บางทีนี่อาจไม่ใช่ความลับสุดท้ายที่อวกาศเก็บไว้จากเรา สสารมืดและพลังงานอาจเป็นเกณฑ์ของการค้นพบใหม่ที่อาจปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาล

• การแปล

อารยธรรมที่มองไม่เห็นอาจมีอยู่ใต้จมูกของคุณ

แม้ว่าเราจะรู้ว่าสสารธรรมดามีหน้าที่รับผิดชอบเพียง 1/20 ของพลังงานของจักรวาลและ 1/6 ของพลังงานที่สสารพาไป (และส่วนที่เหลือตกเป็นของพลังงานมืด) แต่เราถือว่าสสารธรรมดาเป็นองค์ประกอบที่สำคัญมาก ยกเว้นนักจักรวาลวิทยา คนเกือบทุกคนมุ่งความสนใจไปที่เรื่องธรรมดา แม้ว่าจากมุมมองที่กระตือรือร้นแล้ว มันก็ไม่ได้สำคัญขนาดนั้น

แน่นอนว่าเรื่องธรรมดาเป็นสิ่งที่รักเรามากกว่า เพราะเราถูกสร้างขึ้นจากมัน เช่นเดียวกับโลกที่จับต้องได้ที่เราอาศัยอยู่ แต่เราก็สนใจมันเช่นกันเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์ที่หลากหลาย อันตรกิริยาของสสารธรรมดาประกอบด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ความอ่อนและแรง ซึ่งช่วยให้สสารก่อตัวเป็นระบบที่มีความหนาแน่นสูงที่ซับซ้อน ไม่เพียงแต่ดวงดาวเท่านั้น แต่ยังมีหิน มหาสมุทร พืช และสัตว์ต่างๆ ดำรงอยู่ด้วยพลังที่ไม่โน้มถ่วงของธรรมชาติที่รับผิดชอบต่อปฏิสัมพันธ์ เช่นเดียวกับที่ผู้ดื่มสุราได้รับอิทธิพลจากแอลกอฮอล์มากกว่าส่วนประกอบอื่นๆ ของเบียร์ ฉันใด สสารธรรมดาถึงแม้จะมีความหนาแน่นของพลังงานเพียงเล็กน้อย แต่ก็ส่งผลต่อตัวมันเองและสภาพแวดล้อมของมันอย่างเห็นได้ชัดมากกว่าสิ่งที่ลอยผ่านไปเฉยๆ

สสารที่มองเห็นได้ที่เราคุ้นเคยถือได้ว่าเป็นเปอร์เซ็นต์พิเศษ (หรือ 15% ถ้าให้พูดตรงๆ) ของสสาร ในธุรกิจและการเมือง ผู้คน 1% มีอิทธิพลต่อการตัดสินใจและกฎเกณฑ์ และประชากร 99% ที่เหลือให้โครงสร้างพื้นฐานและการสนับสนุน เช่น การบำรุงรักษาอาคาร ทำให้เมืองดำเนินไป และจัดส่งอาหาร ในทำนองเดียวกัน สสารธรรมดามีอิทธิพลต่อเกือบทุกสิ่งที่เราสังเกตเห็น และสสารมืดในด้านความอุดมสมบูรณ์และการแพร่หลายของสสารนั้นช่วยสร้างกระจุกดาวและกาแลคซี รับประกันการก่อตัวของดาวฤกษ์ แต่มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อสภาพแวดล้อมใกล้เคียงของเรา

โครงสร้างที่อยู่ใกล้เราถูกควบคุมโดยเรื่องธรรมดา มีหน้าที่รับผิดชอบในการเคลื่อนไหวของร่างกายของเรา ต่อแหล่งพลังงานที่ขับเคลื่อนเศรษฐกิจของเรา ต่อหน้าจอคอมพิวเตอร์หรือกระดาษที่คุณกำลังอ่านข้อความนี้ และสำหรับเกือบทุกสิ่งทุกอย่างที่คุณสามารถจินตนาการได้ หากสิ่งใดมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะที่สามารถวัดได้ ก็สมควรที่จะให้ความสนใจ เพราะสิ่งนั้นจะสามารถมีอิทธิพลต่อสภาพแวดล้อมของเราได้

โดยปกติแล้ว สสารมืดจะไม่มีอิทธิพลและโครงสร้างที่น่าสนใจเช่นนี้ สันนิษฐานว่าสสารมืดคือกาวที่ยึดกาแลคซีและกระจุกดาวไว้ด้วยกันซึ่งอยู่ในเมฆอสัณฐาน แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากไม่เป็นเช่นนั้น และเป็นเพียงอคติของเรา - และความไม่รู้ ซึ่งเป็นต้นตอของอคติ - ที่ทำให้เกิดความเข้าใจผิดของเรา?

ในแบบจำลองมาตรฐาน มีควาร์กอยู่หกประเภท เลปตอนมีประจุสามประเภท (รวมถึงอิเล็กตรอนด้วย) นิวทริโนสามประเภท อนุภาคที่รับผิดชอบต่อแรงทั้งหมด และฮิกส์โบซอนที่เพิ่งค้นพบใหม่ จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลกแห่งสสารมืด (อาจจะไม่หลากหลายนัก) ก็มีความหลากหลายเช่นกัน? ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาของสสารมืดจะมีน้อยมาก แต่ส่วนเล็ก ๆ ของมันจะโต้ตอบกับพลังที่ชวนให้นึกถึงพลังของสสารธรรมดา โครงสร้างอนุภาคและแรงที่สมบูรณ์และซับซ้อนในแบบจำลองมาตรฐานทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่น่าสนใจมากมาย หากสสารมืดมีองค์ประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์กัน ก็อาจมีอิทธิพลได้เช่นกัน

หากเราเป็นสิ่งมีชีวิตที่สร้างจากสสารมืด คงผิดที่จะสรุปว่าอนุภาคทั้งหมดของสสารธรรมดาจะเหมือนกัน บางทีคนธรรมดาๆ ก็ทำผิดพลาดแบบเดียวกันได้ เมื่อพิจารณาถึงความซับซ้อนของฟิสิกส์อนุภาค SM ซึ่งอธิบายองค์ประกอบที่ง่ายที่สุดของสสารที่เรารู้จัก จึงดูแปลกที่จะสรุปว่าสสารมืดทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคเพียงประเภทเดียว ทำไมไม่คิดว่าบางส่วนของมันขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของมันเองล่ะ?

จากนั้น เช่นเดียวกับที่สสารธรรมดาประกอบด้วยอนุภาคประเภทต่างๆ และองค์ประกอบพื้นฐานทั้งหมดเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันผ่านประจุที่ต่างกัน สสารมืดก็จะมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันเช่นกัน และอนุภาคดังกล่าวอย่างน้อยหนึ่งประเภทจะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่ไม่แรงโน้มถ่วง . นิวตริโนใน SM ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงไฟฟ้าหรืออันตรกิริยาที่รุนแรง ต่างจากควาร์กหกประเภท

ในทำนองเดียวกัน บางทีอนุภาคสสารมืดประเภทหนึ่งอาจมีปฏิกิริยาโต้ตอบอย่างอ่อนหรือแทบไม่มีปฏิกิริยากับสิ่งอื่นใดเลยนอกจากแรงโน้มถ่วง แต่อนุภาคประมาณ 5% มีปฏิสัมพันธ์แบบอื่น จากการศึกษาเรื่องธรรมดา เราสามารถพูดได้ว่าตัวเลือกนี้มีแนวโน้มมากกว่าสมมติฐานปกติของการมีอยู่ของอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์เพียงเล็กน้อย

ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นโดยผู้ที่เกี่ยวข้องกับการประชาสัมพันธ์ต่างประเทศคือการรวมวัฒนธรรมของประเทศอื่นเข้าด้วยกัน โดยไม่คำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าวัฒนธรรมนั้นอาจมีความหลากหลายซึ่งปรากฏชัดในประเทศของตน เช่นเดียวกับนักเจรจาต่อรองที่ดีไม่ควรถือว่าภาคส่วนหนึ่งของสังคมมีความโดดเด่นเหนืออีกภาคส่วนเมื่อพยายามเปรียบเทียบวัฒนธรรมที่แตกต่างกัน ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์ที่มีใจกว้างก็ไม่ควรถือว่าสสารมืดไม่น่าสนใจเท่ากับสสารปกติและขาดความหลากหลายของสสารที่คล้ายคลึงกัน ถึงสิ่งที่เป็นปกติของเรา

คอรีย์ พาวเวลล์ นักเขียนแนววิทยาศาสตร์ยอดนิยมรายงานงานวิจัยของเราในนิตยสาร Discover โดยเริ่มด้วยการบอกว่าเขาเป็น “นักชาตินิยมที่ไม่ธรรมดา” และเราทุกคนก็เช่นกัน สิ่งที่เขาหมายถึงคือเราเชื่อว่าเรื่องที่เราคุ้นเคยนั้นสำคัญกว่าดังนั้นจึงซับซ้อนและน่าสนใจยิ่งขึ้น แนวความคิดที่คล้ายกันมากถูกล้มล้างโดยการปฏิวัติโคเปอร์นิกัน แต่คนส่วนใหญ่ยืนยันว่ามุมมองและความเชื่อของพวกเขาในความสำคัญของเรานั้นสอดคล้องกับโลกแห่งความเป็นจริง

ส่วนประกอบหลายอย่างของสสารธรรมดามีปฏิกิริยาโต้ตอบในรูปแบบที่ต่างกันและมีอิทธิพลต่อโลกในรูปแบบที่ต่างกัน ดังนั้นจึงอาจเป็นไปได้ว่าสสารมืดมีอนุภาคต่างกันและมีพฤติกรรมต่างกันซึ่งมีอิทธิพลต่อโครงสร้างของจักรวาลในลักษณะที่วัดได้

เมื่อฉันเริ่มศึกษาการมีปฏิสัมพันธ์กับสสารมืดบางส่วนเป็นครั้งแรก ฉันรู้สึกประหลาดใจที่แทบไม่มีใครคิดว่าสมมติฐานที่ว่ามีเพียงสสารธรรมดาเท่านั้นที่แสดงอนุภาคและปฏิกิริยาหลายประเภทได้ ถือเป็นความเข้าใจผิดที่หยิ่งผยอง นักฟิสิกส์บางคนได้พยายามวิเคราะห์แบบจำลอง เช่น "กระจกสสารมืด" ซึ่งสสารมืดจะทำซ้ำทุกอย่างที่เป็นลักษณะของสสารธรรมดา แต่ตัวอย่างดังกล่าวนั้นแปลกใหม่ ผลที่ตามมานั้นยากที่จะรวมเข้ากับสิ่งที่เรารู้

นักฟิสิกส์หลายคนได้ศึกษาแบบจำลองการสื่อสารเพิ่มเติมเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างสสารมืด แต่พวกเขายังสันนิษฐานว่าสสารมืดทั้งหมดเหมือนกันและอยู่ภายใต้ปฏิกิริยาเดียวกัน ไม่มีใครยอมรับความเป็นไปได้ง่ายๆ ที่แม้ว่าสสารมืดส่วนใหญ่จะไม่มีปฏิกิริยากับสสารปกติ แต่ก็มีส่วนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่อาจมี

เหตุผลประการหนึ่งที่ชัดเจน คนส่วนใหญ่เชื่อว่าสสารมืดชนิดใหม่จะไม่ส่งผลกระทบต่อปรากฏการณ์ส่วนใหญ่ที่สังเกตพบ หากเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของสสารมืด เรายังไม่สามารถสังเกตองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของสสารมืดได้ และดูเหมือนว่าจะยังเร็วเกินไปที่จะศึกษาองค์ประกอบเล็กๆ ของมัน

แต่ถ้าเราจำได้ว่าสสารธรรมดาถ่ายโอนพลังงานของสสารมืดเพียง 20% ในขณะที่พวกเราส่วนใหญ่สังเกตเห็นมันเท่านั้น เราก็สามารถเข้าใจได้ว่าตรรกะนี้ผิดตรงไหน สสารซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ผ่านแรงโน้มถ่วงที่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงกว่าอาจเป็นที่สนใจและมีอิทธิพลมากกว่าสสารที่มีปฏิสัมพันธ์เพียงเล็กน้อย

ก็เป็นเช่นนี้กับเรื่องธรรมดาๆ มันมีพลังมหาศาลแม้จะมีปริมาณน้อย เนื่องจากถูกบีบอัดเป็นดิสก์หนาแน่นซึ่งดาว ดาวเคราะห์ โลก และสิ่งมีชีวิตสามารถก่อตัวได้ ส่วนประกอบที่มีประจุของสสารมืด แม้ว่าอาจมีไม่มากนัก แต่ก็สามารถยุบตัวและก่อตัวเป็นดิสก์ได้ เช่น ดิสก์ที่มองเห็นได้ในทางช้างเผือก มันสามารถควบแน่นเป็นวัตถุคล้ายดาวได้ โดยหลักการแล้วสามารถสังเกตโครงสร้างดังกล่าวได้ และอาจทำได้ง่ายกว่าสสารมืดเย็นธรรมดาที่กระจัดกระจายอยู่ในรัศมีทรงกลมขนาดมหึมา

หากคุณคิดเช่นนี้ ความเป็นไปได้จำนวนหนึ่งก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ท้ายที่สุดแล้ว แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเพียงหนึ่งในปฏิกิริยาที่ไม่แรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นจากอนุภาคแบบจำลองมาตรฐาน นอกเหนือจากแรงที่จับอิเล็กตรอนกับนิวเคลียสแล้ว อนุภาค SM ยังมีปฏิกิริยาทางนิวเคลียร์ที่อ่อนแอและรุนแรงอีกด้วย ในโลกของสสารธรรมดา ปฏิสัมพันธ์อื่นๆ อาจมีอยู่ แต่พวกมันอ่อนแอมากต่อพลังงานที่มีให้เราจนยังไม่มีใครสังเกตเห็นมัน แต่ถึงแม้จะมีอันตรกิริยาที่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงสามอันก็บอกเป็นนัยว่าอันตรกิริยาที่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงนอกเหนือจากแม่เหล็กไฟฟ้าที่มืดก็อาจมีอยู่ในเซกเตอร์มืดเช่นกัน

บางทีสสารมืดนอกเหนือจากแรงที่คล้ายกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าก็อาจได้รับอิทธิพลจากแรงนิวเคลียร์ด้วย เป็นไปได้ว่าสสารมืดสามารถก่อตัวเป็นดาวมืดซึ่งปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้น ส่งผลให้เกิดโครงสร้างที่มีพฤติกรรมเหมือนสสารธรรมดามากกว่าสสารมืดที่ผมได้อธิบายไปแล้ว ในกรณีนี้ จานมืดอาจมีดาวมืดล้อมรอบด้วยดาวเคราะห์มืดที่สร้างจากอะตอมมืด สสารมืดอาจมีความซับซ้อนเช่นเดียวกับสสารปกติ

การโต้ตอบสสารมืดบางส่วนทำให้เกิดอาหารอันอุดมสมบูรณ์สำหรับการเก็งกำไร และเป็นแรงบันดาลใจให้เราพิจารณาความเป็นไปได้ที่เราอาจไม่พิจารณาอย่างอื่น นักเขียนและผู้สร้างภาพยนตร์อาจพบว่าพลังและผลที่ตามมาเพิ่มเติมทั้งหมดที่แฝงตัวอยู่ในภาคมืดนั้นค่อนข้างน่าดึงดูดใจ พวกเขาอาจบอกถึงการดำรงอยู่ของชีวิตอันมืดมิดที่อยู่คู่ขนานกับเราด้วยซ้ำ ในกรณีนี้ แทนที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนไหวได้ตามปกติที่ต่อสู้กับสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนไหวอื่นๆ หรือในบางกรณีที่หายากที่จะทำงานร่วมกับพวกมัน สิ่งมีชีวิตที่มีสสารมืดสามารถเดินข้ามหน้าจอและขโมยการกระทำทั้งหมดได้

แต่คงไม่น่าสนใจที่จะดู ปัญหาคือผู้สร้างภาพยนตร์จะมีปัญหาในการถ่ายทำชีวิตอันมืดมนที่เรามองไม่เห็น แม้ว่าสิ่งมีชีวิตแห่งความมืดจะมีอยู่ เราก็จะไม่รู้เกี่ยวกับมัน คุณไม่สามารถรู้ได้เลยว่าชีวิตที่มืดมนจะสวยงามแค่ไหน—และคุณแทบจะไม่รู้เลยด้วยซ้ำ

แม้ว่าการคาดเดาถึงความเป็นไปได้ของชีวิตความมืดจะเป็นเรื่องน่าสนุก แต่ก็ยากกว่ามากที่จะหาวิธีสังเกตมัน หรือแม้กระทั่งตรวจจับการมีอยู่ของมันโดยอ้อม การค้นหาสิ่งมีชีวิตที่มีองค์ประกอบเดียวกันกับเราค่อนข้างจะยาก แม้ว่าการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบจะยังคงดำเนินต่อไปก็ตาม แต่หลักฐานเกี่ยวกับชีวิตอันมืดมน หากมีอยู่ คงจะเข้าใจยากยิ่งกว่าหลักฐานเกี่ยวกับชีวิตธรรมดาในโลกที่ห่างไกล

ไม่นานมานี้ เราสามารถสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงที่เล็ดลอดออกมาจากหลุมดำขนาดใหญ่ได้ เราแทบไม่มีโอกาสตรวจจับแรงโน้มถ่วงของสิ่งมีชีวิตแห่งความมืดหรือกองทัพของสิ่งมีชีวิตแห่งความมืด ไม่ว่าพวกมันจะอยู่ใกล้เราแค่ไหนก็ตาม

ตามหลักการแล้ว ฉันอยากจะสื่อสารกับภาคส่วนใหม่นี้ แต่หากชีวิตใหม่นี้ไม่อยู่ภายใต้พลังที่เราคุ้นเคยสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น แม้ว่าเราจะแบ่งปันแรงโน้มถ่วงกับพวกมัน แต่อิทธิพลดังกล่าวจากวัตถุหรือสิ่งมีชีวิตชิ้นเดียวก็อ่อนแอเกินกว่าจะตรวจจับได้ เฉพาะวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากเท่านั้น เช่น จานในระนาบของทางช้างเผือกเท่านั้นที่สามารถสร้างผลกระทบที่สังเกตได้

วัตถุมืดหรือชีวิตมืดอาจมีอยู่ใกล้เรามาก แต่ถ้ามวลรวมของสสารมืดมีขนาดเล็ก เราก็จะไม่ทราบเรื่องนี้ แม้ว่าเทคโนโลยีปัจจุบันหรือเทคโนโลยีใดๆ ก็ตามที่เราจินตนาการได้ มีเพียงความสามารถเฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่สามารถทดสอบได้ “ชีวิตในเงา” ถึงแม้จะน่าตื่นเต้น แต่ก็ไม่น่าจะมีผลกระทบที่จับต้องได้ และอาจเป็นไปได้ที่น่าดึงดูดแต่ยากจะเข้าใจ แต่ชีวิตที่มืดมนนั้นเป็นข้อสันนิษฐานที่หลวมมาก นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์จะไม่มีปัญหาในการสร้างมันขึ้นมา แต่จักรวาลยังมีอุปสรรคอีกมากมายในเรื่องนี้ ยังไม่ชัดเจนว่าปฏิสัมพันธ์ทางเคมีรูปแบบใดที่สามารถช่วยชีวิตได้ และเราไม่รู้ว่าสภาพแวดล้อมประเภทใดที่จำเป็นสำหรับตัวแปรเหล่านั้นที่สามารถทำได้

อย่างไรก็ตาม ตามหลักการแล้วชีวิตที่มืดมนอาจมีอยู่อยู่ใต้จมูกของเรา แต่หากไม่มีปฏิสัมพันธ์ที่เข้มแข็งกับเรื่องของโลกของเรา โลกก็สามารถสนุกสนาน ต่อสู้ กระตือรือร้นหรือไม่โต้ตอบได้ และเราจะไม่มีทางรู้เรื่องนี้เลย อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าสนใจคือหากมีปฏิสัมพันธ์ในโลกมืด ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับชีวิตหรือไม่ก็ตาม สิ่งเหล่านี้สามารถมีอิทธิพลต่อโครงสร้างในลักษณะที่วัดผลได้ แล้วเราจะสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโลกแห่งความมืดได้มากขึ้น

สสารส่วนใหญ่ที่ประกอบเป็นจักรวาลนั้นถูกซ่อนไว้อย่างปลอดภัยจากสายตาของเรา

เมื่อเราเห็นภาพโครงสร้างของกาแลคซีในหัวของเรา เราอาจเห็นดวงดาวที่อยู่ตรงหน้าเราหมุนวนอยู่ในความว่างเปล่าสีดำ ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังมาก เราสามารถมองเห็นดาวแต่ละดวงที่ประกอบกันเป็นแขนของดาราจักรกังหัน เนื่องจากพวกมันปล่อยแสงและคลื่นอื่นๆ ในปริมาณที่เพียงพอ นอกจากนี้เรายังสามารถ "พิจารณา" บริเวณมืดภายในกาแลคซีซึ่งเป็นเมฆฝุ่นและก๊าซระหว่างดวงดาวที่ดูดซับแทนที่จะเปล่งแสง

อย่างไรก็ตาม ในช่วงศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ค่อยๆ สรุปว่าภาพถ่ายกาแลคซีที่มองเห็นและคุ้นเคยนั้นมีสสารไม่เกิน 10% ของสสารที่มีอยู่ในจักรวาลจริงๆ ประมาณ 90% ของจักรวาลประกอบด้วยสสาร รูปแบบที่ยังคงเป็นปริศนาสำหรับเรา เนื่องจากเราไม่สามารถสังเกตมันได้ และเรียกรวมกันว่าสสารมืดทั้งหมดนี้ สสารมืด- (บางครั้งพวกเขาก็พูดถึงมวลที่หายไปด้วย แต่คำนี้ไม่สามารถเรียกว่าประสบความสำเร็จได้ เนื่องจากในคำศัพท์ดังกล่าว คงจะดีกว่าถ้าจะเรียกว่าส่วนเกิน) นับเป็นครั้งแรกที่การเปิดเผยความลับประเภทนี้ถูกเปิดเผยในปี 1933 โดยนักดาราศาสตร์ชาวสวิส Fritz Zwicky (1898-1974) เขาเป็นผู้ชี้ให้เห็นว่ากระจุกกาแลคซีในกลุ่มดาวโคมาเบเรนิซดูเหมือนจะถูกยึดไว้ด้วยกันด้วยสนามโน้มถ่วงที่แรงกว่ามากเกินกว่าที่จะสันนิษฐานได้จากมวลที่ปรากฏของสสารที่มีอยู่ในกระจุกกาแลคซีนี้ ซึ่งหมายความว่ากระจุกกาแลคซีส่วนใหญ่ สสารที่มีอยู่ในภูมิภาคนี้ของจักรวาลยังคงมองไม่เห็นสำหรับเรา

ในคริสต์ทศวรรษ 1970 Vera Rubin นักวิจัยจากสถาบันคาร์เนกี (วอชิงตัน) ศึกษาพลศาสตร์ของกาแลคซีซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะด้วยความเร็วในการหมุนสูงรอบศูนย์กลางของมัน โดยหลักๆ แล้วคือพฤติกรรมของสสารที่ขอบของมัน จากพารามิเตอร์ทั้งหมด มวลที่มีนัยสำคัญของก๊าซในดวงดาวที่เบาที่สุด ได้แก่ ไฮโดรเจน ซึ่งตามทฤษฎีแล้วอะตอมซึ่งในทางทฤษฎีควรจะห่อหุ้มกาแลคซีไว้ในโครงข่ายของดาวเทียมขนาดเล็กมาก ควรถูกผลักออกไปที่ขอบของกาแลคซีที่หมุนรอบตัวอย่างรวดเร็ว โดยใช้หลักการของเครื่องหมุนเหวี่ยง . ขอ​พิจารณา​ระบบ​สุริยะ​ของ​เรา​เป็น​ตัว​อย่าง. มวลของมันกระจุกตัวอยู่ที่ใจกลาง (บนดวงอาทิตย์) ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ห่างจากศูนย์กลางมากเท่าไร ระยะเวลาในการหมุนรอบมันก็จะนานขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ดาวพฤหัสบดีใช้เวลาสิบเอ็ดปีโลกในการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์เป็นประจำทุกปี เนื่องจากมันอยู่ในวงโคจรที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่ามาก และในรอบปีหนึ่ง ดาวไม่เพียงแต่เดินทางในระยะทางที่ไกลกว่าเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนที่ด้วย ไปตามนั้นช้ากว่า ( ซม.กฎของเคปเลอร์) ในทำนองเดียวกัน ถ้าสสารทั้งหมดของดาราจักรชนิดก้นหอยกระจุกอยู่ในแขนของมัน ซึ่งเราสังเกตเห็นดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้ อะตอมของไฮโดรเจนที่กระจัดกระจายซึ่งเป็นไปตามกฎข้อที่สามของเคปเลอร์ ก็จะเคลื่อนที่ช้าลงเรื่อยๆ ขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวออกจากศูนย์กลางของดาราจักร มวล. อย่างไรก็ตาม รูบินสามารถทดลองค้นพบว่าไฮโดรเจนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ไม่ว่าจะอยู่ห่างจากใจกลางกาแลคซีในระยะใดก็ตาม บางคนอาจคิดว่าเขา "ติดกาว" กับทรงกลมขนาดยักษ์ที่หมุนได้ซึ่งทำจากสสารที่มองไม่เห็น

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าสสารมืดนั้นมองไม่เห็นไม่เพียงแต่ในกาแลคซีเท่านั้น แต่ยังมีอยู่ทั่วทั้งจักรวาล รวมถึงในอวกาศด้วย สิ่งที่เรายังไม่มีความคิดเกี่ยวกับคือเธอ ธรรมชาติ.บางส่วนอาจกลายเป็นเทห์ฟากฟ้าธรรมดาที่ไม่ปล่อยรังสีออกมาเอง เช่น ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อย่างดาวพฤหัสบดี การดำรงอยู่ของพวกมันได้รับการยืนยันจากผลลัพธ์ของการสังเกตความส่องสว่างของดวงดาวในกาแลคซีใกล้เคียงซึ่งบางครั้งมีการสังเกต "การจุ่ม" ซึ่งอาจเป็นผลมาจากสุริยุปราคาบางส่วนเมื่อดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เคลื่อนผ่านเส้นทางของรังสีระหว่างทางมาหาเรา ในทางปฏิบัติ การมีอยู่ของวัตถุสุริยุปราคาระหว่างดวงดาวที่ไม่มีพลังงานรังสีของตัวเองในช่วงที่สังเกตได้ก็ถือได้ว่าได้รับการยืนยันเช่นกัน พวกมันถูกเรียกว่า "วัตถุรัศมีขนาดกะทัดรัดขนาดมหึมา"

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่อย่างท่วมท้นเห็นพ้องกันว่ามวลของสสารที่มองไม่เห็นของจักรวาลนั้นยังห่างไกลจากการถูกจำกัดอยู่เพียงมวลของเทห์ฟากฟ้าธรรมดาและสสารที่กระจัดกระจายซึ่งซ่อนตัวจากเรา แต่มีแนวโน้มที่จะเพิ่มมวลรวมของประเภทที่ยังไม่ถูกค้นพบเข้าไปด้วย ของอนุภาคมูลฐาน พวกเขามักจะเรียกว่า อนุภาคขนาดใหญ่ของการโต้ตอบที่อ่อนแอ (MWIP)พวกมันจะไม่แสดงตัวออกมาในทางใดทางหนึ่งเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับแสงและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ การค้นหาของพวกเขาในวันนี้เป็นการรื้อฟื้นการค้นหา "อีเทอร์เรืองแสง" ที่ดูเหมือนจะหายไปนาน ( ซม.การทดลองของมิเชลสัน-มอร์ลีย์) แนวคิดก็คือถ้ากาแล็กซีของเราถูกปกคลุมทุกด้านด้วยเปลือกทรงกลมของ MChSV โลกเนื่องจากการเคลื่อนที่ของมัน จะต้องอยู่ภายใต้อิทธิพลของ "ลมของอนุภาคที่ซ่อนอยู่" อย่างต่อเนื่องซึ่งทะลุผ่านมันในลักษณะเดียวกัน แม้ในสภาพอากาศที่ไม่มีลมแรงที่สุด รถก็ยังถูกลมพัดปะทะ ไม่ช้าก็เร็ว หนึ่งในอนุภาคของ "ลมมืด" จะมีอันตรกิริยากับอะตอมใดอะตอมหนึ่งของโลก และกระตุ้นการสั่นสะเทือนที่จำเป็นสำหรับการลงทะเบียนโดยอุปกรณ์ที่มีความไวสูงพิเศษที่มันวางอยู่ ห้องปฏิบัติการที่ทำการทดลองดังกล่าวได้รายงานไปแล้วว่าพวกเขาได้รับคำใบ้แรกของการยืนยันการมีอยู่จริงของความผันผวนครึ่งรอบครึ่งเดือนในหกเดือนในความถี่ของสัญญาณการบันทึกเกี่ยวกับเหตุการณ์ผิดปกติของซีรีย์ดังกล่าวและนี่คือสิ่งที่ควรจะเป็น คาดว่าเนื่องจากเป็นเวลาครึ่งปีที่โลกเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปทางลมของอนุภาคที่ซ่อนอยู่ และในอีกหกเดือนข้างหน้าลมจะพัด "ตามทัน" และอนุภาคก็บินมายังโลกน้อยลง

MES เป็นตัวแทนของตัวอย่างของสิ่งที่เรียกกันทั่วไป สสารมืดเย็นเพราะมันหนักและช้า สันนิษฐานว่าพวกเขามีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของกาแลคซีในจักรวาลยุคแรกเริ่ม นักวิทยาศาสตร์บางคนยังเชื่อด้วยว่าอย่างน้อยสสารมืดบางส่วนก็อยู่ในสถานะของอนุภาคที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบเร็วและมีปฏิกิริยาน้อย เช่น นิวตริโน ซึ่งเป็นตัวอย่าง สสารมืดร้อนปัญหาหลักที่นี่คือก่อนการก่อตัวของอะตอม นั่นคือประมาณ 300,000 ปีแรกหลังจากบิ๊กแบง จักรวาลอยู่ในสถานะโปรโตพลาสซึม นิวเคลียสใดๆ ของสสารที่เราคุ้นเคยก็สลายตัวก่อนที่จะมีเวลาก่อตัว ภายใต้พลังอันทรงพลังที่สุดของการทิ้งระเบิดจากอนุภาคร้อนยวดยิ่งของพลาสมาที่ร้อน หนาแน่นเป็นพิเศษ และทึบแสง หลังจากที่เอกภพขยายไปถึงระดับความโปร่งใสของสสารที่แยกอวกาศ นิวเคลียสของอะตอมเบาก็เริ่มก่อตัวในที่สุด แต่อนิจจา ณ ขณะนี้ จักรวาลได้ขยายออกไปมากจนแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงแล้ว ไม่สามารถต่อต้านพลังงานจลน์ของชิ้นส่วนที่กระเจิงของบิ๊กแบง และในทางทฤษฎีแล้ว สสารทั้งหมดจะแยกออกจากกัน ขัดขวางการก่อตัวของกาแลคซีเสถียรที่เราสังเกตเห็น ประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่า ความขัดแย้งทางช้างเผือกผู้ซึ่งตั้งคำถามกับทฤษฎีบิ๊กแบงเอง

อย่างไรก็ตาม หากในพื้นที่ทั้งหมดของสสารธรรมดาขนาดใหญ่เชิงปริมาตรถูกผสมกับอนุภาคที่ซ่อนอยู่ของสสารมืด หลังจากการระเบิด สสารมืดที่ถูกผสมกับสสารชัดเจนก็อาจทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบที่ควบคุมได้ เนื่องจากมีอนุภาคหนักซ่อนอยู่จำนวนมาก จึงเป็นคนแรกที่ถูกดึงเข้าด้วยกันภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงเข้าสู่นิวเคลียสของกาแลคซีในอนาคต ซึ่งกลายเป็นว่ามีเสถียรภาพเนื่องจากขาดปฏิสัมพันธ์ระหว่าง MFSW และ การแผ่รังสีพลังงานสู่ศูนย์กลางอันทรงพลังของการระเบิด ดังนั้นเมื่อถึงเวลาที่นิวเคลียสของอะตอมถูกสร้างขึ้น สสารมืดได้ก่อตัวเป็นกาแลคซีและกระจุกกาแลคซีแล้ว และองค์ประกอบที่ปล่อยออกมาของสสารธรรมดาก็เริ่มรวมตัวกันภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วง ในแบบจำลองนี้ สสารธรรมดาถูกดึงเข้าไปในกระจุกของสสารมืด เหมือนกับใบไม้แห้งที่ถูกดึงเข้าไปในกระแสน้ำบนพื้นผิวมืดของแม่น้ำที่ไหลเชี่ยว มีเรื่องให้คิดไม่ใช่เหรอ? ไม่เพียงแต่เราเท่านั้น แต่ทั้งกาแล็กซีของเราและโลกวัตถุที่มองเห็นได้ทั้งหมดอาจกลายเป็นเพียงฟองสบู่บนพื้นผิวของเกมซ่อนหาสากลที่แปลกประหลาด

วีรา คูเปอร์ รูบิน บี. 2471

นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เกิดที่เมืองฟิลาเดลเฟีย เธอสำเร็จการศึกษาและปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยจอร์จทาวน์ (รัฐวอชิงตัน สหรัฐอเมริกา) ตั้งแต่ปี 1954 เขาทำงานที่สถาบันคาร์เนกี วอชิงตัน โดยศึกษาโครงสร้างของกาแลคซี ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกังหัน และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงสร้างและการเคลื่อนที่ของแขนของกาแลคซี เธอเป็นผู้ค้นพบว่าความเร็วในการหมุนของเมฆก๊าซที่ขยายออกไปในแขนของกาแลคซีกังหันไม่ได้ลดลงตามระยะห่างจากศูนย์กลาง แต่ในทางกลับกันเพิ่มขึ้นและสิ่งนี้ทำให้เราได้รับการยืนยันครั้งแรกที่น่าเชื่อถือของการมีอยู่ของสสารมืด ในกาแลคซีแต่ละแห่ง

โครงสร้างทางทฤษฎีในฟิสิกส์ที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน อธิบายปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคมูลฐานทั้งหมดที่วิทยาศาสตร์รู้จัก แต่นี่เป็นเพียง 5% ของสสารที่มีอยู่ในจักรวาล ส่วนที่เหลืออีก 95% มีลักษณะที่ไม่รู้จักโดยสิ้นเชิง สสารมืดสมมุตินี้คืออะไร และนักวิทยาศาสตร์พยายามตรวจจับมันอย่างไร Hayk Hakobyan นักศึกษา MIPT และพนักงานภาควิชาฟิสิกส์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ พูดถึงเรื่องนี้โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการพิเศษ

แบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งได้รับการยืนยันในที่สุดหลังจากการค้นพบฮิกส์โบซอน อธิบายปฏิกิริยาพื้นฐาน (คลื่นไฟฟ้าและแรง) ของอนุภาคธรรมดาที่เรารู้จัก: เลปตอน ควาร์ก และตัวพาแรง (โบซอนและกลูออน) อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าทฤษฎีที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ทั้งหมดนี้อธิบายได้เพียงประมาณ 5-6% ของสสารทั้งหมด ในขณะที่ส่วนที่เหลือไม่สอดคล้องกับแบบจำลองนี้ การสังเกตช่วงเวลาแรกสุดของจักรวาลของเราแสดงให้เราเห็นว่าประมาณ 95% ของสสารที่อยู่รอบตัวเรานั้นมีลักษณะที่ไม่รู้จักโดยสิ้นเชิง กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรามองเห็นการมีอยู่ของสสารที่ซ่อนอยู่นี้ทางอ้อมเนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง แต่เรายังไม่สามารถจับมันได้โดยตรง ปรากฏการณ์มวลที่ซ่อนอยู่นี้มีชื่อรหัสว่า "สสารมืด"

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ โดยเฉพาะจักรวาลวิทยา ทำงานตามวิธีการนิรนัยของเชอร์ล็อก โฮล์มส์

ตอนนี้ผู้สมัครหลักจากกลุ่ม WISP คือแกนซึ่งเกิดขึ้นในทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงและมีมวลน้อยมาก อนุภาคดังกล่าวสามารถเปลี่ยนเป็นคู่โฟตอน-โฟตอนในสนามแม่เหล็กสูง ซึ่งให้คำแนะนำว่าจะพยายามตรวจจับได้อย่างไร การทดลอง ADMX ใช้ห้องขนาดใหญ่ที่สร้างสนามแม่เหล็ก 80,000 เกาส์ (ซึ่งมากกว่าสนามแม่เหล็กโลก 100,000 เท่า) ตามทฤษฎีแล้ว สนามดังกล่าวควรกระตุ้นการสลายตัวของแกนให้เป็นคู่โฟตอน-โฟตอน ซึ่งเครื่องตรวจจับควรตรวจจับได้ แม้จะมีความพยายามหลายครั้ง แต่ก็ยังไม่สามารถตรวจพบ WIMP, แอกซอน หรือนิวตริโนที่ปลอดเชื้อได้

ดังนั้นเราจึงได้เดินทางผ่านสมมติฐานต่างๆ จำนวนมากที่ต้องการอธิบายการมีอยู่อย่างแปลกประหลาดของมวลที่ซ่อนอยู่ และหลังจากปฏิเสธความเป็นไปไม่ได้ทั้งหมดด้วยความช่วยเหลือจากการสังเกต เราก็มาถึงสมมติฐานที่เป็นไปได้หลายประการซึ่งเราสามารถดำเนินการได้แล้ว

ผลลัพธ์เชิงลบทางวิทยาศาสตร์ก็เป็นผลเช่นกัน เนื่องจากให้ข้อจำกัดกับพารามิเตอร์ต่างๆ ของอนุภาค เช่น กำจัดช่วงของมวลที่เป็นไปได้ ในแต่ละปี การสังเกตการณ์และการทดลองใหม่ๆ ในเครื่องเร่งอนุภาคเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดข้อจำกัดใหม่ๆ ที่เข้มงวดมากขึ้นเกี่ยวกับมวลและพารามิเตอร์อื่นๆ ของอนุภาคสสารมืด ดังนั้น ด้วยการโยนตัวเลือกที่เป็นไปไม่ได้ทั้งหมดออกไปและจำกัดวงการค้นหาให้แคบลง ในแต่ละวัน เราก็เข้าใกล้ที่จะเข้าใจว่า 95% ของสสารในจักรวาลของเราประกอบด้วยอะไร