Didžioji dauguma mūsų visatos masių yra nematoma. Ir gana ilgą laiką fizikai bandė suprasti, kas yra ši nemandagi masė. Jei jis sudarytas iš dalelių, tikimasi, kad didysis hadronų kollideris gali sukurti tamsiosios medžiagos dalelę, arba kosminis teleskopas pamatys iškalbingą gama spinduliuotės signalą apie tamsiosios medžiagos susidūrimą. Kol kas nieko nėra. Ir ši problema verčia teorinius fizikus mąstyti naujomis idėjomis.
2017 m. Garsioji teorinė fizikė Lisa Randall pažvelgė į vieną iš neįtikėčiausių tamsiosios medžiagos galimybių. Žinoma, hipotetinė. Užuot traktavusi tamsiąją medžiagą kaip tam tikrą dalelių rūšį, ji padarė prielaidą, kad tamsiąją medžiagą gali sudaryti visa šeima dalelių, kurios sudaro tamsias žvaigždes, tamsias galaktikas, tamsias planetas ir galbūt tamsią gyvenimą. Tamsiosios visatos chemija gali būti tokia pat turtinga ir įvairi, kaip mūsų pačių „įprastos chemijos“.
- „Salik.biz“
Bet tai nėra taip paprasta.
Tamsiosios materijos problema
Mūsų Visata yra nuostabi, nors ir nesuprantama vieta.
Per pastaruosius kelis dešimtmečius mes supratome, kad 84,5% visatos materijos negalima pamatyti. Atsižvelgiant į gana nepatogų slapyvardį „tamsioji materija“, ši medžiaga yra tokios būklės, kad nesąveikauja su „normalia“medžiaga. Kaip tamsi energija, šie dalykai yra „tamsūs“, nes mes jų nesuprantame.
Jei dabar ant mano stalo yra tamsiosios medžiagos gabalas, aš niekada apie tai nesužinosiu. Apskritai tamsios medžiagos gabalas negali gulėti ant mano stalo. Jis kris per stalą, o grindys ir žemės pluta pateks į gravitacijos šulinį, esantį mūsų planetos šerdyje. Arba jis nesuprantamu būdu išnyks į kosmosą. Tamsioji materija taip silpnai sąveikauja su viskuo, kad šis kūrinys paprasčiausiai pateks į paprastą materiją tarsi jos nėra.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Mažame maste tamsiųjų medžiagų gravitacinis pasireiškimas yra nereikšmingas, tačiau esant kosmologiniams atstumams tamsiosios medžiagos buvimas tikrai jaučiamas - netiesiogiai tai galima pastebėti dėl savo gravitacinio poveikio galaktikų klasteriams ir jo įtakos galaktikų sukimui. Mes žinome, kad ji egzistuoja, tik mes jos nematome.
Ir mes nežinome, kas tai yra. Galime tik spėlioti.
Paprastoji medžiaga - dar vadinama baryonine medžiaga - sąveikauja per elektromagnetines, gravitacines, stipriąsias ir silpnąsias jėgas. Šios jėgos perduoda energiją ir suteikia struktūrą visoms materijoms. Kita vertus, į tamsiąją materiją paprastai žiūrima kaip į amorfinį „materijos“debesį, kuris negali sąveikauti per elektromagnetines, silpnąsias ar stipriąsias jėgas. Todėl daroma prielaida, kad tamsiosios medžiagos yra „ne barioninės“. Nebarioninė materija gali atskleisti jos buvimą tik gravitaciniu būdu.
Pagrindinis kandidatas ieškant tamsiosios medžiagos yra WIMP, silpnai sąveikaujanti masyvi dalelė. Kaip rodo WIMP pavadinimas, ši hipotetinė dalelė nesąveikauja su normalia materija - taigi, ji nėra baronikinė.
Sukurti kosmologiniai modeliai numato, kad tamsiosios materijos - tarkime, WIMP ar „ašių“pavidalu - suteikia mūsų Visatai struktūrą ir paprastai supaprastintai vadinamos „klijais“, laikančiais visą mūsų Visatą.
Stebėdamas galaktikų sukimąsi, astronomas Vera Rubinas pastebėjo, kad didžioji dalis galaktikų materijos nėra stebima. Matoma tik nedidelė dalis - žvaigždės, dujos ir dulkės; visa kita slepiasi didžiuliame, bet nematomame tamsiosios materijos halode. Tai panašu į tai, kad mūsų matoma paprastosios materijos galaktika yra tik gaubtas ant didžiulio tamsiosios materijos rato, kuris siekia daug daugiau nei mes galime pamatyti.
Neseniai paskelbtame dokumente (2013 m.) Randall ir jos kolegos pateikė sudėtingesnę tamsiosios medžiagos formą. Anot jų, mūsų galaktikos tamsiosios medžiagos halogenas susideda ne tik iš vienos rūšies amorfinės neabarioninės medžiagos masės.
„Labai keista manyti, kad visą tamsiąją medžiagą sudaro tik vienos rūšies dalelės“, - rašo Randall. "Nešališkas mokslininkas neturėtų leisti, kad tamsiosios medžiagos būtų tokios įvairios kaip mūsų normalioji materija."
Turtinga „šešėlinė visata“?
Kaip mūsų matomą visatą valdo standartinis fizikos modelis - gerai patikrinta dalelių šeima (įskaitant liūdnai pagarsėjusį Higso bozoną) ir jėgas, ar turtingas ir įvairus tamsiųjų medžiagų dalelių ir jėgų modelis gali veikti tamsiame galaktikos halogene?
Šis tyrimas remiasi logika, darančia prielaidą, kad tamsiajame visatos sektoriuje yra daugybė nežinomų fizikų - vadinkime tai „šešėline visata“, kuri veikia lygiagrečiai su savąja ir pasižymi visais sudėtingais būdais, kuriuos gali pasiūlyti mūsų matoma visata.
Astrofizikai anksčiau teigė, kad „tamsiosios žvaigždės“- žvaigždės, pagamintos iš tamsiosios medžiagos, mūsų senovės visatoje gali egzistuoti iki šių dienų. Jei taip, teigia Randall, galbūt galėtų susiformuoti „tamsiosios planetos“. Ir jei yra tamsiosios medžiagos dalelių šeima, kontroliuojama tamsoje dislokuotų pajėgų, ar tai gali sukelti sudėtingą chemiją? Ir visam gyvenimui?
Tačiau jei „tamsus“ar „šešėlinis“gyvenimas egzistuoja lygiagrečiai su mūsų visata, galite pamiršti, kad galime tai aptikti.
Šešėlyje išliks gyvenimas šešėlyje
Atrodo pagunda šia hipoteze paaiškinti visas kasdienes paslaptis ar net paranormalius teiginius, kurių mokslas negali ginčyti ar paremti. O kas, jei „vaiduokliai“ar nepaaiškinami „dangaus žiburiai“yra tamsių būtybių, gyvenančių visko gale, priešai?
Nors tokia logika būtų tinkama televizijos laidai ar filmui, šios tamsiosios būtybės gyventų šešėlinėje visatoje, kuri visiškai nesuderinama su įprasta materija. Jų dalelės ir jėgos neturės jokio poveikio mūsų visatai. Galėjai perskaityti šias eilutes sėdint ant medžių kelmo tamsiame miške, ir niekada apie tai nesužinosi.
Bet kadangi mes gyvename su šia šešėline visata tuo pačiu erdvės laiku - be jokių papildomų dimensijų ar daugialypės erdvės -, gali būti perduodamas tik vienas signalas.
Gravitacinės bangos buvo aptiktos tik 2016 m., O pirmąjį šių bangelių aptikimą erdvėlaikiu sukėlė juodųjų skylių susidūrimas. Panašu, kad gravitacines bangas galima aptikti tamsiame sektoriuje, tačiau mūsų laido gale galima aptikti tik galingiausius kosminius įvykius tamsiame sektoriuje.
Apskritai, mes beveik niekada neįrodysime mielų tamsiosios materijos būtybių, tačiau Randalas pabrėžia. Galvodami apie tamsiosios materijos šaltinį, turime žiūrėti ne tik į savo išankstines nuostatas; tamsusis sektorius gali būti sudėtinga tamsiosios medžiagos dalelių ir jėgų šeima, viršijanti tai, ką galime įsivaizduoti.
Ilja Khel