Mi a sötét anyag?

sötét anyag feje

A fizika egyedülálló a tudományos világban, mivel a matematikára támaszkodva azt jelenti, hogy széles körű konszenzusra juthat az ügyekben, nagyon kevés bizonyíték áll rendelkezésre. A földtudományban a bizonyítékok valódi hegye nem képes teljesen eltemetni a globális felmelegedés kérdését, és a tudósok túlnyomó többségének meggyőződése ellenére is egy hangos kisebbség még mindig nem ért egyet. Mégis, a fizika és a sötét anyag esetében, amely anyag úgy határozható meg, hogy gyakorlatilag immúnis a megfigyelésre, nem maradnak értelmes sötét anyag tagadók. Mi tehát a sötét anyag, és hogyan jutott a fizika olyan erőteljes megegyezésre abban az elképzelésben, hogy az alkotja az univerzum anyagának döntő többségét?

Az anyag, a légkört alkotó rendszeres fajta, a Nap, a Plútó és Donald Trump számos módon lép kölcsönhatásba az univerzummal. Elnyeli és sok esetben kibocsátja az elektromágneses sugárzást gammasugarak, látható fény, infravörös stb. Formájában. Különböző típusú és erősségű mágneses mezőket képes létrehozni. És az anyagnak van tömege, ami a gravitációs erőt hozza létre, amelynek hatása könnyen megfigyelhető. Mindezek megkönnyítik az anyag tanulmányozását, különösen a fénnyel való kölcsönhatásait. Még egy fekete lyuk is, amely nem bocsát ki fényt, blokkok fény a szívásával - de mi van, ha a fekete lyuk mögül érkező fény egyszerűen áthalad a teleszkóp lencséinkbe? Hogyan tennénkvalaha bizonyították a fekete lyuk létezését ebben az esetben?

2009-ben a Cryogenic Dark Matter Search bizonyítékokat tett közzé a sötét anyag közvetlen megfigyeléséről, de az eredmények nem véglegesek.

A kriogén sötét anyag keresése.



Ez az a helyzet, amellyel a fizikusok szembesülnek a sötét anyaggal. Úgy tűnik, hogy a sötét anyag a legkevésbé sem lép kölcsönhatásba az univerzális elektromágneses mezővel - vagyis nem nyel el és nem bocsát ki semmiféle fényt. Valójában úgy tűnik, hogy a sötét anyag csak kölcsönhatásba lép az univerzummal, mivel egyetlen fizikai erőn keresztül figyelhetjük meg: a gravitáción keresztül. Tehát láthatatlan fekete lyukunk esetében észrevehettük volna, ha láttuk, milyen fény érkezik hozzánk az ég egy bizonyos szakaszáról vannakelvárásainkhoz képest kissé leütötte az irányt azáltal, hogy közel haladt egy tárgyhoz, amely a téridő felszínét meghajlította. Összeadva elegendő fényhajlító megfigyelést, a tudósok valószínűleg kideríthetik a láthatatlan szingularitás helyzetét és egyenletes tömegét.

A sötét anyagot azonban nehezebb tanulmányozni, mint akár hogy, mert nem jön olyan kényelmesen szuper sűrű gömbökbe, mint a csillagok és a fekete lyukak - ez túl könnyű lenne. Ehelyett a sötét anyag elsődleges elmélete azt állítja, hogy hipotetikus részecskékből áll, amelyeket úgynevezett gyengén interakciós tömeges részecskéknek (WIMPs) neveznek, és amelyek körülbelül annyira jól érthetők, mint amire az összes elnevezésük utal. Úgy tűnik, hogy a WIMP-k nem is lépnek kapcsolatba velükegymása gravitáción kívül, ami azt jelenti, hogy a sötét anyag nem olvad össze nagyobb vagy összetettebb molekulák képződésével, és egyszerű és erősen diffúz gázszerű állapotban marad.

Így a sötét anyag gravitációs hatása rendkívül elterjedt, és kiderül, csak akkor figyelhető meg, ha a látható anyag nagymértékű eloszlását vizsgáljuk az univerzumban - például galaktikus szuperklaszterek és a hozzájuk tartozó szuperüregek. Elmélet szerint a Bing Bang után a sötét anyag tulajdonságai a rendes anyagnál jóval gyorsabban telepedtek volna le, egy teljesen egységes gázfelhőből egy kisebb felhők és összekötő indák kissé összecsomósodott hálózatává válva. Ezek az indák átnyúlhatnak avilágegyetem; a sötét anyag eloszlása ​​hamarosan az ősrobbanás után azt irányítja, ahol a szabályos anyag végül összegyűlt, és így hol és hogyan képződtek a galaxisok.

A sötét anyag eloszlásának szimulációja, amelyet szuperszámítógép készített és renderelt.

A sötét anyag eloszlásának szimulációja, amelyet szuperszámítógép készített és renderelt.

Tehát nem csak láthatatlan, de a sötét anyag gravitációs potenciáljának hatásai fizikailag annyira kiterjedtek, hogy nehezen mérhetők. Egyetlen csillag fényét nem fogja mérhető módon meghajlítani a sötét anyag, amikor eljut hozzánk, mint ahogyan láthatatlan fekete lyukunkon is áthaladt; ez a fény nagyon jól keletkezhetett, áthaladt és eljuthatott, egyetlen láthatatlan sötét anyag univerzális szálának hatósugarába. Tehát: hogyan jöttek a fizikusok eleve a sötét anyag ötletére?

A válasz az, hogy a gravitáció mindenre, minden léptékre hatással van, ugyanazon alapképletek szerint. Tehát a tudósok kezdték észrevenni, hogy miközben egyre nagyobb és nagyobb nézeteket vetettek az univerzumra, ezek a gravitációs képletek egyre rosszabb előrejelzéseket adtak. Már az 1930-as években Fitz Zwicky felfedezte, hogy a galaxisok a Coma-fürtben úgy mozognak, mintha sokkal nagyobb gravitációs erőnek lennének kitéve, mint amit a normális anyag egyszerű számbavételével meg lehet magyarázni. Évtizedekkel később Vera Rubin híresen megjegyezte, hogy a spirálgalaxisok csillagai sokkal gyorsabban forognak a galaktikus központ körül, mint kellene, későbbi tanulmányok eredményezték, amelyek azt mutatják, hogy a spirálgalaxisoknak körülbelül hatszor annyi sötét tömegből kell állniuk, mint a szokásos.

Az univerzális kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás térképe.

Az univerzális kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás térképe.

De az igazán meggyőző bizonyítékok csak a gyenge gravitációs lencse és a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) sugárzásának leolvasási képességekig terjedtek. A gravitációs lencse lehetővé teszi a szuper, szuper, szuper a láthatatlan fekete lyukunk körül kanyarodó fény nagyszabású változata. Megkerüli a skálakérdést… nagyobb skálával, figyelve, hogy a csillagok milliárdjaiból összegyűjtött fény hogyan hajlik, miközben az ismert univerzum átmérőjének nagy töredékein halad. És az 1960-as és 2000-es évek között készült, egyre pontosabb CMB-térképek hasonló eltéréseket igazoltak a tömegmozgásban az univerzum történelmének elején.

Megkísérelték a WIMP-k közvetlen megfigyelését, de soha nem erősítették meg. 2009-ben a Cryogenic Dark Matter Search bizonyítékokat tett közzé a sötét anyag közvetlen megfigyeléséről, de az eredmények nem véglegesek. Minden bizonyíték most azt mondja, hogy léteznie kell valaminek, mint a sötét anyag modern felfogásának.

Kiszámítva, hogy ebből pontosan mennyi szükséges a megfigyelt eltérések kialakításához, néhány… lenyűgöző adat született. Modern becslések szerint az univerzum csak mintegy 5% -a reguláris anyag és energia, és körülbelül 27% sötét anyag, vagy több mint ötször annyi. A világegyetem fennmaradó 68% -át sötétnek tartják energia - egy másik nap témája. A lényeg az, hogy univerzumunkat nem csak a sötét anyag hatása állította be, hanem az ismeghatározott az a hatás. A Tejút az, ami és hol a Tejútrendszer, a sötét anyag korai gravitációs hatása miatt.

Az LHC vizuálisan a legimpozánsabb az ATLAS.

A továbbfejlesztett LHC a legjobb megoldás a sötét anyag megértésére.

Természetesen a dolgok kissé összetettebbnek bizonyulnak, mint a fent leírtak. Néhány hónappal ezelőtt egy csapat bejelentettea sötét anyag megfigyelhető volt, hogy valamilyen módon kölcsönhatásba lép önmagával egy hatalmas, több galaxisban zajló ütközési esemény során. Ez sokkal gazdagabbfajta sötét fizikát jelenthet, talán akár olyan mértékű sötét kémia létrehozása is! Egyes fizikusok a „sötét világ”, vagy akár a „sötét szektor” kifejezéssel írják le ezt a szuper nagyszabású idegen univerzumot, amely a jelek szerint szinte párhuzamosan létezik a sajátunkkal.

A sötét anyagba való további betekintés legvalószínűbb jelöltje a Nagy hadronütköző, amelynemrégiben újranyitották jelentős energiafrissítések után. Ha a kísérleti energiák már meghaladják a 13 tera-elektronvoltot (TeV), az új és továbbfejlesztett LHC csak képes lehet elég erőszakosan összetörni a részecskéket ahhoz, hogy valódi betekintést nyújtson a WIMP-kbe, vagy akár megcáfolja létezésüket. A sötét anyag megtalálása volt a frissítések egyik fő motivációja; a fizika fontos tanulmányozási területe, mivel a csillagászok továbbra is bizonyítékokat szolgáltatnak arról, hogy világunk csak a teremtés töredéke.

Tekintse meg az 2007es.com magyarázatok sorozatunkat a mélyebb lefedettség érdekében.

Copyright © Minden Jog Fenntartva | 2007es.com