Padomājiet par visu, kas pastāv Visumā. Milzīgas kosmosa krāsnis, piemēram, mūsu Saule. Gāzes milži, blakus kuriem mūsu planēta būs tikai punduris. Asteroīdu rindas, kas brauc pa tukšo vietu. Tālas zvaigznes tūkstošiem gaismas gadu attālumā. Tas viss ir mazāks par 5% no Visuma masas. Kur ir pārējais? Tas joprojām ir noslēpums. Mūsu gigantiskais Visums varēja būt izveidojies ar tumšās matērijas daļiņām, kuras mums pat nebija bijusi iespēja novērot. Zinātnieki mēģina pierādīt savu eksistenci, un kopā ar viņiem - "tumšo zvaigžņu" esamību.
Ir viens elements, kas var sastādīt pat 25% no Visuma. Mēs to nevaram ne sajust, ne redzēt. Tas nav mijiedarbojas ar gaismu. Tas nesastāv pat no celtniecības blokiem, pie kuriem mēs esam pieraduši - elektroniem un protoniem atomu iekšpusē, kas veido visu matēriju.
Šī ir "tumšā matērija", un zinātnieki gadu desmitiem ilgi mēģina saprast, kas tā ir. Teorētiskā astrofiziķe Ketrīna Freese ir viena no tām, kas medī šos dzīves noslēpumainos ķieģeļus. Pirms trīsdesmit gadiem viņas teorija par neredzamo līmi, kas palīdzēja veidot Visumu, izraisīja pazemes daļiņu paātrinātāju būvniecību visā zemē, tāpat kā mašīnas CERN. Ko viņi meklē? Šīs daļiņas sauc par wimps (WIMP), un saskaņā ar Freese teikto, zvaigznes, kas izgatavotas no šī spokainā materiāla, varēja palīdzēt kosmosam veidoties miljardiem gadu atpakaļ.
Wimps (vāji mijiedarbojas masīvas daļiņas) ir lielas daļiņas, kas nav mijiedarbojas ar elektromagnētiskajiem spēkiem. Tas padara tos "tumšus" - tos nevar novērot, izmantojot elektromagnētiskos sensorus, kurus cilvēki ir izmantojuši, lai apsekotu Visumu pēdējos simts gadus.
Bet, pateicoties supersimetrijas teorijai - kas nozīmē, ka visām zināmajām daļiņām ir “antimateriāla” ekvivalents - mūsu pašreizējā daļiņu atlasā ir plaisa, un WIMPS šo spraugu var lieliski aizpildīt. Viņi ir visur, taču tie neatstāj pēdas, jo viņi nelabprāt mijiedarbojas ar parastajām daļiņām, kas atrodas ap tām.
“Nu, ja mēs paņemam visus objektus mūsu ikdienas dzīvē - jūsu ķermeni, krēslu, uz kura tas atrodas, gaisu, ko tas elpo, sienām ap mums, pievienojiet planētas, pievienojiet zvaigznes - tas viss ir izgatavots no atomiem, kurus mēs saprotam, bet visa šī atomu viela veido tikai 5% no mūsu Visuma - piecus procentus! Tāpēc ir vēl 95%, kas mums jāsaprot. Un šeit nonāk tumšā matērija un tumšā enerģija. Kad viņi iziet cauri jums - miljardiem daļiņu katru sekundi - jūs to nepamana, jo vāja mijiedarbība ir patiešām vāja, nekas nenotiek."
Reklāmas video:
Kā jūs atradīsit to, kas jums nav redzams?
“Laba analoģija tumšajai matērijai ir vējš. Mēs to neredzam, tas ir neredzams, un tomēr mēs esam pārliecināti, ka tas pastāv, jo lapas čaukst. Tas pats ir ar tumšo vielu. Mēs redzam, ka tas apvieno lietas kopā … tā ir matērija, kas nozīmē, ka tā jūt smagumu. Viņa samierinās un savelk lietas kopā. Mēs zinām, ka tas pastāv šī iemesla dēļ, bet mēs nezinām, no kā tas sastāv."
Ja ir wimps - un Freese ir pārliecināts, ka viņi to dara - viņiem vajadzēja parādīties neilgi pēc Lielā sprādziena.
Freese šo teoriju izpētīja kopā ar kolēģiem astrofiziķiem Paolo Gondolo Jūtas universitātē un Dogu Spoliaru Stokholmas universitātē Zviedrijā. Viņi meklēja pirmās "tumšās zvaigznes", kas izveidojās Visuma pirmajās dienās.
Neskatoties uz viņu vārdu, šīs senās zvaigznes bija žilbinošas - viņi dzīvoja, iznīcinot tumšo matēriju. Un daži no viņiem varēja dzīvot visattālākajos Visuma nostūros, starojot spīdoši.
"Tumšās zvaigznes sāka izcelties ar tādām pašām masām kā Saule, bet varēja augt lielākas un lielākas, līdz tās kļuva par miljoniem saules un miljardu reižu gaišāku."
“Nākamais lielais teleskops, Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, slavenā Habla kosmiskā teleskopa paplašinājums, spēs atrast tumšās zvaigznes. To darot, mēs ne tikai atradīsim pilnīgi jaunu zvaigžņu veidu, kas jau pats par sevi ir pārsteidzošs, bet arī pierādīsim, ka tie dzīvo ārpus WIMP. Tātad problēma tiks atrisināta pati."
Un tas varētu dot galu vienam no sarežģītākajiem mūsdienu zinātnes izaicinājumiem. Zinātnieki tumšās matērijas problēmu mēģina risināt kopš pagājušā gadsimta 30. gadiem, bet mājieni par tās eksistenci parādījās jau ilgi pirms tam.
"Kad cilvēki pētīja saules un apkārt esošo planētu kustību, viņi saprata, ka centrālās planētas pārvietojas diezgan ātri, bet, jo tālāk no centra, jo lēnāka kustība," saka Freese.
"Tātad viņi domāja, labi, tie ir Ņūtona likumi, mēs tos zinām, tie ir dabas likumi, apskatīsim lielākas struktūras - galaktikas un galaktiku kopas."
“Bet tas nav tas, ko viņi atrada: viņi atrada, ka, virzoties no galaktikas centra, viss pārvietojas ar tādu pašu ātrumu. Tas bija diezgan dīvaini."
Freese uzskata, ka zvaigznes un planētas, kuras mēs redzam nakts debesīs, ir kulminācija ilgajai reakciju ķēdei, kas sākās ar šīm vāji mijiedarbīgajām daļiņām. Un viņa saka, ka bez tumšās matērijas daļiņām Visums nevarētu kļūt tāds, kāds tas ir. "Struktūras, kurās mēs dzīvojam, galaktikas un galaktiku kopas, nevarētu izveidoties, ja tumšā matērija nebūtu izveidojusi kosmisko tīmekli, kurā mēs dzīvojam."
Tas ir, vispirms sapulcējās tumšās matērijas, un pēc tam parastie atomi, neitroni un protoni un tā tālāk kopā ar tumšo vielu veidoja protogalaksi, kā rezultātā parādījās galaktikas, planētas un zvaigznes. Bet, lai sāktu veidot šo struktūru, ir nepieciešama tumšā matērija."
ILYA KHEL