11 ЗОШТО И 11 ЗАТОА ЗА МРАЧНАТА МАТЕРИЈА Не знаеме ништо за неа, а ја има шест пати повеќе од обичната

Не знаеме ништо за мрачната материја од која се состои над 90 отсто од нашиот универзум. Но, знаеме доволно за да одговориме на 11 прашања поврзани со ова мистериозна супстанца, пишува ЖиваНаука. Единаесет, патем е и бројот на димензии кои постојат во физиката. Но, тоа ќе биде тема на друг текст. Сега, да видиме, што беше тоа толку црно, што и реално го прави универзумот да изгледа црн!

Па, во 1930-тите, швајцарскиот астроном по име Фриц Цвики забележал дека група галаксии во едно далечно јато во унивезумот се вртат една околу друга многу побрзо отколку што требало. Толку брзо што испаѓало дека тие се многу, многу потешки одошто се. Затоа, тој предложил дека невидена супстанца, која ја нарекол темна (или мрачна) материја, би можела гравитационо да ги влече овие галаксии.

Денес знаеме дека оваа темна материја ја има шест пати повеќе од нормалната материја иако таа, барем така досега научниците сметаат, не реагира со ништо.

Што е темна материја?

Прво и можеби најзбунувачки, истражувачите остануваат несигурни за тоа што точно е темната материја. Првично, некои научници претпоставуваа дека исчезнатата маса во универзумот е составена од мали слаби ѕвезди и црни дупки, иако деталните набљудувања не покажаа ни приближно доволно такви објекти за да се објасни влијанието на темната материја.

Актуелниот водечки конкурент за обвивката на темната материја е хипотетичка честичка наречена Слаба интерактивна масивна честичка, или WIMP, која би се однесувала нешто како неутроните, освен што би била помеѓу 10 и 100 пати потешка од протон.

Можеме ли да ја детектираме?

Ако темната материја е направена од WIMP-честички, тие треба да бидат насекаде околу нас, невидливи и едвај забележливи. Па зошто сè уште не сме ги пронашле? Иако тие не би реагирале многу со обичната материја, секогаш постои мала шанса дека честичката од темната материја би можела да удри во нормална честичка како протон или електрон додека патува низ вселената.

Тоа им даде надеж на научниците па почнаа во подземни лаборатории да ги бараат овие честички. Проблемот? По децении пребарување, ниту еден од овие детектори не направи веродостојно откритие. Претходно оваа година, кинескиот експеримент PandaX го објави најновото не-откривање на WIMP. Се чини веројатно дека честичките од темната материја се многу помали од WIMP.

Се состои ли темната материја од повеќе честички?

Обичната материја е составена од протони, неутрони и електрони, но и цела зоолошка градина од поегзотични честички како неутрина, муони… Така, некои истражувачи се запрашаа дали темната материја, која сочинува 85 отсто од материјата во универзумот, може да биде исто толку комплицирана.

– Нема добра причина да се претпостави дека целата мрачна материја во универзумот е изградена од еден вид честички – вели физичарот Андреј Кац од Универзитетот Харвард за Space.com, сестринската страница на Live Science.

На пример, мрачните протони би можеле да се комбинираат со мрани електрони за да формираат мрани атоми, создавајќи конфигурации разновидни и интересни како оние што се наоѓаат во видливиот свет, рече Кац.

Освен материја, постои ли мрачна сила?

 Исто како што обичната материја ја „носат“ разни сили, научниците се сомневаат дека постојат и „мрачни“ сили. На пример, некои од нив трагаат по мрачни фотони. Ако постојат нив научниците би ги разбиле со „мрачна“ електромагнетна сила.

Физичарите во Италија се спремаат да разбијат зрак од електрони и нивните античестички, познати како позитрони во еден дијамант. И доколку постојат темни фотони, паровите електрон-позитрон би можеле да уништат и да произведат една од чудните честички што носат сила, што потенцијално ќе отвори сосема ново поле на истражување во физиката.

А, да не е направена од аксиони?

Како што физичарите сè повеќе не им веруваат на WIMP-честичките, другите хипотетички честички од темната материја почнуваат да добиваат наклоност. Една од водечките замени би бил аксионот, кој, ако постои би бил екстремно лесен, 10 на 31-ва пати помалку од протонот. Тоа е единица со 31 нула позади себе.

Сега се бараат аксиони во неколку експерименти. Неодамнешните компјутерски симулации ја зголемија можноста овие аксиони да формираат објекти слични на ѕвезди, кои би можеле да произведат забележливо зрачење кое би било сосема слично на мистериозните феномени познати како брзи радио рафали кои патуваат низ вселената.

Кои ѝ се својствата?

Астрономите ја открија темната материја преку нејзините гравитациони интеракции со обичната материја, што сугерира дека тоа е нејзиниот главен начин да го објави своето присуство во универзумот. Но, кога се обидуваат да ја разберат вистинската природа на темната материја, истражувачите имаат извонредно малку што да предложат.

Според некои теории, честичките од мрачната материја треба да имаат и свои античестички, што значи дека две честички од темната материја ќе се уништат една со друга кога ќе се сретнат. Експериментот со алфа магнетен спектрометар (АМС) на Меѓународната вселенска станица трага по знаците за ова уништување уште од 2011 година и веќе откри стотици илјади настани.

За беља, научниците сè уште не се сигурни дали тие доаѓаат од темната материја, а сигналот допрва треба да им помогне да утврдат што точно е темната материја.

Темна материја има во секоја галаксија?

Бидејќи толку масовно ја надминува обичната материја, често се вели дека темната материја е контролната сила која организира големи структури како што се галаксиите и галактичките јата. Па сепак, беше чудно кога, на почетокот на годинава, астрономите објавија дека пронашле галаксија наречена NGC 1052-DF2 која изгледаше дека воопшто не содржи темна материја.

– Темната материја очигледно не е услов за формирање на галаксија – изјави тогаш Питер ван Докум од Универзитетот Јеил за магазинот Спејс.

Сепак, во текот на летото, посебен тим објави анализа која сугерира дека тимот на Ван Докум погрешно го измерил растојанието до галаксијата, што значи дека нејзината видлива материја била многу потемна и полесна од првите наоди и дека повеќе од нејзината маса била во темната материја отколку што претходно се сметало.

Што е со резултатите од DAMA/LIBRA?

Долгогодишна мистерија во физиката на честички се збунувачките резултати од европскиот експеримент познат како DAMA/LIBRA. Овој детектор, лоциран во подземен рудник под планината Гран Сасо во Италија, бара да го регистрира повременото вибрирање во честичките од темната материја.

Оваа осцилација би требало да настане додека Земјата се движи во својата орбита околу Сонцето додека лета низ галактичкиот тек на темната материја што го опкружува нашиот Сончев систем, понекогаш наречен ветер од темната материја. Од 1997 година, DAMA/LIBRA тврди дека го бара токму овој сигнал, иако ниту еден друг експеримент не видел вакво нешто.

Има ли темната материја електричен полнеж?

Сигнал од почетокот на времето ги наведе некои физичари да сугерираат дека темната материја може да има електричен полнеж. Научниците пронајдоа атоми од водород кои зрачеле негде по големиот Биг Бенг, за кое мислат дека е зрачење на темна материја со електричен полнеж.

Астрофизичарот Џулијан Муњоз од Универзитетот Харвард претпостави дека темната материја со електричен полнеж би можела да ја одвлече топлината од сеопфатниот водород, нешто како коцки мраз што лебдат во лимонада. Но, претпоставката допрва треба да се потврди.

Можат ли обичните честички да се распаднат во темна материја?

Неутроните се честички на обичната материја со ограничен животен век. По околу 14,5 минути, залутан неутрон кој бил откинат од некој атом ќе се распадне во протон, електрон или во неутрино. Но, две различни експериментални поставки даваат малку поинаков животен век за ова распаѓање, со несовпаѓање меѓу нив околу 9 секунди, според експериментите цитирани во студијата во јули во списанието Physical Review Letters.

Сега научниците сметаат дека можеби во тие 9 секунди, неутронот всушност станува црна материја. Тим на научници во Лос Аламос во Ново Мексико проба да го докаже ова, но засега неуспешно. Тие велат дека и други сценарија за распаѓање на обичната во мрачна материја се можни.

Постои ли воопшто мрачната материја?

 Има една не така мала група физичари кои велат дека мрачната материја не постои. Тие имаат свој модел на универзумот наречен „модифицирана Њутнова динамика“(МОНД) според кој галаксиите се вртат толку брзо не поради тоа што имаат црна материја, туку поради тоа што гравитационата сила е многу појака одошто се смета. Тие велат дека гравитацијата се зголемува кога делува на големи тела, како на пример, цели галаксии.

Засега, оваа група физичари се малцинство во однос на сите научници.

„Темната материја сè уште е непотврден модел“, напиша физичарот Дон Линколн во своите одговори за ЖиваНаука.. Сепак, клеветниците допрва треба да го убедат поширокото поле во нивните идеи. А најновите докази? Исто така , сугерира дека темната материја е реална.