Teori Baru Mengatakan Materi Gelap Tidak Ada 26 November 2016

Dan kemudian ternyata itu mungkin tidak ada sama sekali! Inilah saat-saat itu!

Kita mungkin berada di puncak revolusi ilmiah yang secara radikal akan mengubah pemahaman kita tentang ruang, waktu, dan gravitasi,” kata fisikawan Erik Verlinde. Teori relativitas umum Einstein tidak dapat diterapkan dalam skala mikroskopis dan tampaknya tidak dapat menjelaskan fenomena seperti lubang hitam dan Big Bang. Gagasan materi gelap tak terlihat dan energi gelap tidak dapat menjelaskan pengamatan yang bertentangan dengan teori Einstein.

Fisikawan Belanda Eric Verlinde mengajukan teori yang sama sekali baru yang dapat menjelaskan gerakan di alam semesta tanpa dipengaruhi oleh materi gelap.

Verlinde menyangkal gaya tarik-menarik sebagai salah satu gaya fundamental dan percaya bahwa itu adalah fenomena yang muncul sebagai konsekuensi dari gerakan kecil lainnya. Dia menyebutnya gravitasi yang muncul.

Pada tahun 2011, Hadiah Nobel dalam Fisika diberikan kepada tiga astrofisikawan Saul Perlmutter, Adam Riess dan Brian Schmidt.

Para ilmuwan telah menemukan apa yang dianggap sebagai salah satu terobosan pertama dalam astrofisika teoretis, yaitu bahwa alam semesta mempercepat perluasannya, dan tidak melambat, seperti yang diperkirakan sebelumnya.

Saul Perlmutter memulai pekerjaan ini pada tahun 1988 dengan mempelajari cahaya dari supernova. Enam tahun kemudian, Adam Riess dan Brian Schmidt mengambil alih, dan kedua tim dikatakan telah bertengkar karena penemuan tersebut.

Kedua tim berharap bahwa perluasan alam semesta melambat karena gravitasi antar galaksi, salah satu konsekuensi dari teori relativitas umum Einstein. Kedua tim, sementara itu, sampai pada kesimpulan yang sama: asumsi itu salah, alam semesta berkembang lebih cepat dan lebih cepat.

Berdasarkan teori Einstein tahun 1915, ada anggapan bahwa satu-satunya gaya alam terus menerus yang mampu mempengaruhi perluasan alam semesta adalah gravitasi. Diyakini juga bahwa galaksi akan saling tarik menarik dan karenanya memperlambat laju ekspansi alam semesta setelah Big Bang.

Kami belum tahu persis apa kesalahannya. Kami tidak tahu sama sekali apa gaya tolak ini, dan kami hanya menyebutnya energi gelap. Para ilmuwan telah menyarankan bahwa 96% dari alam semesta terdiri dari materi gelap dan energi gelap.

Istilah "materi gelap" juga digunakan untuk menjelaskan mengapa bintang-bintang tetap berada di galaksi yang berputar alih-alih terbang ke alam semesta.

Tetapi: tidak hanya rata-rata orang yang percaya bahwa gagasan tentang beberapa kekuatan tak terlihat di alam semesta tidak sepenuhnya benar.

Fisikawan Belanda terkenal Eric Verlinde telah menerbitkan sebuah makalah ilmiah di mana ia mengklaim bahwa ia dapat menjelaskan gerakan tanpa pengaruh materi gelap di atasnya, tulis phys.org.

Inti dari penjelasan Verlinde adalah gagasan kontroversial tentang gravitasi entropik. Pada tahun 2010, ia mengejutkan komunitas ilmiah dengan teorinya ini, yang membantah cara berpikir orang dalam 300 tahun terakhir.

Menurut teori Verlinde, gravitasi bukanlah salah satu dari empat gaya fundamental, itu adalah sesuatu yang muncul. Verlinde mengklaim bahwa gravitasi adalah fenomena yang muncul.

Sama seperti panas yang dihasilkan ketika partikel mikroskopis bergerak, begitu juga gravitasi - melalui perubahan posisi benda langit yang berkumpul di struktur ruang-waktu.

“Kami memiliki bukti bahwa cara melihat gravitasi ini sebenarnya sama dengan apa yang kami amati. Dalam skala besar, gaya tarik-menarik berperilaku sangat berbeda dari yang diprediksi oleh teori Einstein, ”katanya di situs web Phys.org.

Di ambang revolusi ilmiah

Ilmu pengetahuan telah lama mengetahui bahwa ada sesuatu yang tidak dapat dipahami dalam teori relativitas umum Einstein dan teori mekanika kuantum.

Yang pertama menjelaskan hal-hal dalam skala besar, bagaimana hal-hal di alam semesta mempengaruhi satu sama lain. Mekanika kuantum digunakan untuk menjelaskan hal-hal pada tingkat mikroskopis. Namun kedua teori tersebut tidak dapat digunakan secara bersamaan satu sama lain, yang memang merupakan misteri besar fisika modern.

Kedua teori itu tidak mungkin benar pada saat yang bersamaan. Masalah dimulai dalam situasi yang paling intens, seperti kedekatan lubang hitam dan Big Bang.

Verlinde percaya bahwa kami sedang mendekati solusi misteri, yang akan membutuhkan banyak penulisan ulang di buku teks.

“Banyak fisikawan teoretis, seperti saya, bekerja untuk meninjau kembali teori tersebut, dan langkah besar telah dibuat. Mungkin kita berada di puncak revolusi ilmiah yang secara radikal akan mengubah pemahaman kita tentang ruang, waktu, dan gravitasi,” kata Verlinde di Phys.org.

Secara umum, ada pendapat bahwa Tidak ada lagi yang bisa dicabut dari teori lama ... tulang-tulang digerogoti ... dan anak-anak, dan istri? Sebuah teori baru sangat dibutuhkan, dan di bawahnya hibah, penghargaan, kehormatan ...."

sumber

Ekologi pengetahuan. Partikel materi gelap tidak menghasilkan, memantulkan, atau menyerap cahaya. Namun, meskipun kita tidak bisa melihat

Partikel materi gelap tidak menghasilkan, memantulkan, atau menyerap cahaya. Namun, meskipun kita tidak dapat melihat materi gelap secara langsung dan masih tidak memahami sifatnya, para ilmuwan sepakat bahwa materi gelap itu membentuk hingga 26% dari alam semesta yang kita ketahui, mengamati efek gravitasi yang dimilikinya pada benda-benda luar angkasa lainnya. Seperti angin yang menekuk pohon, kita tidak melihat materi gelap, tapi kita tahu itu ada di sana. Berdasarkan pengamatan ini, para ilmuwan sedang mengembangkan teori yang sangat menarik mengenai zat misterius ini. Jika ditemukan, pemahaman kita tentang alam semesta akan menjadi jauh lebih jelas.

Materi gelap dapat menyebabkan kepunahan massal

Michael Rampino, profesor biologi di Universitas New York, percaya bahwa pergerakan Bumi melalui cakram galaksi (wilayah kita di galaksi Bima Sakti) bisa menjadi penyebab kepunahan massal di Bumi. Ini terjadi karena gerakan kita mengganggu orbit komet di luar tata surya (dikenal sebagai "awan Oort") dan menyebabkan peningkatan panas inti planet kita.

Bersama dengan planet-planetnya, Matahari berputar mengelilingi pusat Bima Sakti setiap 250 juta tahun. Selama perjalanannya, ia menjalin melalui cakram galaksi setiap 30 juta tahun. Rampino berpendapat bahwa perjalanan Bumi melalui piringan bertepatan dengan tumbukan komet dan kepunahan massal di Bumi, termasuk apa yang terjadi 65 juta tahun lalu ketika dinosaurus punah. Ada juga teori bahwa segera sebelum asteroid mengakhiri kadal raksasa, barisan mereka berkurang secara signifikan oleh letusan gunung berapi.

Kombinasi aktivitas vulkanik yang tidak biasa dan dampak asteroid bertepatan dengan perjalanan Bumi melalui cakram galaksi: "Selama perjalanan melalui cakram, konsentrasi materi gelap mengganggu jalur komet yang cenderung terbang jauh dari Bumi di tata surya luar," kata Rampino. "Ini berarti komet, yang biasanya menempuh jarak jauh dari Bumi, mengambil jalur yang tidak biasa ke titik yang berdampak pada planet ini." Beberapa percaya bahwa teori Rampino tidak berfungsi karena dinosaurus mati karena dampak asteroid, bukan komet. Namun, 4% dari awan Oort terdiri dari asteroid, yaitu sekitar delapan miliar.

Selain itu, Rampino percaya bahwa setiap perjalanan Bumi melalui cakram galaksi mengarah pada fakta bahwa materi gelap terakumulasi di inti planet. Saat partikel materi gelap saling memusnahkan, mereka menciptakan panas yang hebat, yang dapat menyebabkan letusan gunung berapi, perubahan permukaan laut, pertumbuhan gunung, dan aktivitas geologis lainnya yang secara serius memengaruhi kehidupan di Bumi.

Bima Sakti mungkin lubang cacing raksasa

Mungkin kita hidup di terowongan raksasa, yang merupakan jalan pintas melalui alam semesta. Seperti yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein, lubang cacing adalah wilayah di mana ruang dan waktu melengkung, menciptakan "lubang cacing" ke bagian yang jauh dari alam semesta. Menurut astrofisikawan di Sekolah Internasional untuk Studi Lanjutan di Trieste, Italia, materi gelap di galaksi kita dapat didistribusikan sedemikian rupa untuk menyediakan lubang cacing yang stabil di tengah Bima Sakti kita. Para ilmuwan ini percaya sudah waktunya untuk memikirkan kembali sifat materi gelap, mungkin itu hanya mewakili bagian dari dimensi lain.

“Jika kita menggabungkan peta materi gelap di Bima Sakti dengan model terbaru Big Bang,” kata Profesor Paulo Salucci, “dan mengasumsikan keberadaan terowongan ruang-waktu, kita mendapatkan bahwa galaksi kita mungkin memiliki salah satunya. terowongan, dan terowongan semacam itu bisa berukuran satu galaksi. Selain itu, kita bahkan dapat melewati terowongan ini, karena terowongan ini dapat dinavigasi menurut perhitungan kita. Seperti yang kita lihat di film Interstellar.

Tentu saja, ini hanya teori. Tetapi para ilmuwan percaya bahwa materi gelap mungkin menjadi kunci untuk menciptakan dan mengamati lubang cacing. Sejauh ini, tidak ada lubang cacing yang ditemukan di alam.

Penemuan Galaxy X

Juga dikenal sebagai galaksi materi gelap, Galaxy X adalah galaksi kerdil yang sebagian besar tidak terlihat yang mungkin menjadi penyebab riak aneh hidrogen dingin di luar cakram Bima Sakti. Galaxy X diyakini sebagai galaksi satelit Bima Sakti dalam gugusan empat variabel Cepheid, bintang berdenyut yang digunakan sebagai penanda untuk mengukur jarak di ruang angkasa. Kita tidak dapat melihat sisa galaksi kerdil ini karena terbuat dari materi gelap, menurut teori. Namun demikian, karena tarikan gravitasi galaksi ini, riak-riak yang kita lihat tercipta. Tanpa sumber gravitasi dalam bentuk materi gelap yang menyatukan mereka, keempat Cepheid kemungkinan besar akan terbang menjauh.

“Penemuan variabel Cepheid menunjukkan bahwa metode kami untuk menemukan lokasi galaksi kerdil yang didominasi materi gelap berhasil,” kata astronom Sukania Chakrabarti. “Ini bisa membantu kita pada akhirnya memahami apa yang terbuat dari materi gelap. Ini juga menunjukkan bahwa teori gravitasi Newton dapat digunakan di sudut terjauh galaksi dan tidak perlu mengubah teori gravitasi kita."

Higgs boson meluruh menjadi materi gelap

Dikembangkan pada 1970-an, Model Standar fisika partikel adalah seperangkat teori yang pada dasarnya memprediksi semua partikel subatom yang dikenal di alam semesta dan bagaimana mereka berinteraksi. Dengan konfirmasi pada tahun 2012 tentang keberadaan Higgs boson (juga dikenal sebagai "partikel Tuhan"), Model Standar selesai. Sayangnya, model ini tidak menjelaskan semuanya dan tidak mengatakan apa-apa tentang gravitasi dan materi gelap. Massa partikel Higgs juga tampak terlalu kecil bagi beberapa ilmuwan.

Hal ini mendorong para ilmuwan di Chalmers University of Technology untuk mengusulkan model baru berdasarkan supersimetri, yang melengkapi setiap partikel Model Standar yang diketahui dengan superpartner yang lebih berat. Menurut teori baru, sebagian kecil partikel Higgs meluruh menjadi foton (partikel cahaya) dan dua gravitino (partikel hipotetis materi gelap). Jika model ini dikonfirmasi, itu akan sepenuhnya merevolusi pemahaman kita tentang blok bangunan fundamental alam.

Materi gelap di matahari

Tergantung pada metode yang digunakan untuk menganalisis Matahari, jumlah unsur yang lebih berat dari hidrogen atau helium akan berfluktuasi sebesar 20-30 persen. Kita dapat mengukur setiap elemen ini dengan melihat spektrum cahaya yang dipancarkannya, seperti sidik jari, atau mempelajari bagaimana pengaruhnya terhadap gelombang suara yang melewati Matahari. Perbedaan misterius dalam dua jenis pengukuran elemen Matahari ini disebut masalah kelebihan matahari (atau kelimpahan).

Kita perlu mengukur unsur-unsur ini secara akurat untuk memahami komposisi kimia Matahari, serta kerapatan dan suhunya. Dalam banyak hal, ini juga akan membantu kita memahami komposisi dan perilaku bintang lain, serta planet dan galaksi.

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan tidak dapat mengembangkan solusi yang dapat diterima. Kemudian astrofisikawan Aaron Vincent dan rekan-rekannya menyarankan keberadaan materi gelap di inti Matahari sebagai jawaban yang mungkin untuk pertanyaan tersebut. Setelah menguji banyak model, mereka menemukan teori yang tampaknya berhasil. Namun, itu termasuk jenis materi gelap khusus, "materi gelap asimetris yang berinteraksi lemah," yang bisa berupa materi atau antimateri pada saat yang sama.

Berdasarkan pengukuran gravitasi, para ilmuwan telah mengetahui bahwa Matahari mengelilingi lingkaran materi gelap. Partikel materi gelap asimetris tidak mengandung banyak antimateri, sehingga mereka dapat bertahan dari kontak dengan materi biasa dan terakumulasi di inti Matahari. Partikel-partikel ini juga dapat menyerap energi di pusat Matahari dan kemudian mengangkut panasnya ke tepi luar, yang dapat menjelaskan masalah kelebihan matahari.

Materi gelap mungkin makroskopik

Ilmuwan Case Western Reserve meragukan kita sedang mencari materi gelap di tempat yang tepat. Secara khusus, mereka menyarankan bahwa materi gelap mungkin tidak terdiri dari partikel eksotis kecil seperti WIMP (partikel masif yang berinteraksi dengan lemah), tetapi dari objek makroskopik yang berkisar dari beberapa sentimeter hingga ukuran asteroid. Namun, para ilmuwan membatasi teori mereka pada apa yang telah diamati di luar angkasa. Oleh karena itu keyakinan mereka bahwa Model Standar fisika partikel akan memberikan jawabannya. Model baru tidak diperlukan.

Para ilmuwan menyebut objek materi gelap mereka "makro". Mereka tidak mengklaim bahwa WIMP dan axion tidak ada, tetapi mereka mengakui bahwa pencarian materi gelap kami mungkin melibatkan kandidat lain. Ada contoh materi yang tidak biasa atau eksotik, tetapi sesuai dengan parameter Model Standar.

“Komunitas ilmiah mengabaikan gagasan bahwa materi gelap dapat terdiri dari materi biasa di akhir tahun 80-an,” kata profesor fisika Glenn Starkman. "Kami bertanya-tanya apakah itu salah dan apakah materi gelap dapat terdiri dari materi biasa - quark dan elektron?"

Deteksi materi gelap GPS

Dua fisikawan telah mengusulkan penggunaan satelit GPS untuk mencari materi gelap, yang diyakini para ilmuwan mungkin bukan partikel dalam pengertian konvensional, melainkan garis-garis dalam struktur ruang-waktu.

"Penelitian kami didorong oleh gagasan bahwa materi gelap dapat diatur sebagai kumpulan cacat topologi seperti gas, atau retakan energi," kata Andrey Derevianko dari University of Nevada. - Kami mengusulkan untuk mendeteksi cacat ini, materi gelap, menggunakan jaringan jam atom yang sensitif. Idenya adalah ketika jam tidak sinkron, kita akan tahu bahwa materi gelap, cacat topologi, telah lewat di tempat itu. Faktanya, kami berencana menggunakan satelit GPS sebagai pendeteksi materi gelap terbesar buatan manusia.”

Para ilmuwan menganalisis data dari 30 satelit GPS dan mencoba menguji teori mereka dengan bantuan mereka. Jika materi gelap memang berbentuk gas, Bumi akan melewatinya saat bergerak melalui galaksi. Bertindak sebagai angin, gumpalan materi gelap akan diterbangkan oleh Bumi dan satelitnya, menyebabkan jam GPS di satelit dan di darat tidak sinkron setiap tiga menit. Para ilmuwan akan dapat mengendalikan perbedaan hingga sepersejuta detik.

Materi gelap dapat memakan energi gelap

Menurut satu penelitian baru-baru ini, energi gelap dapat memakan materi gelap saat mereka berinteraksi, yang pada gilirannya memperlambat pertumbuhan galaksi dan pada akhirnya dapat membuat alam semesta hampir sepenuhnya kosong. Ada kemungkinan bahwa materi gelap meluruh menjadi energi gelap, tetapi kita belum mengetahuinya. Pesawat ruang angkasa Planck baru-baru ini menyempurnakan angka untuk komposisi fisik alam semesta: 4,9% materi biasa, 25,9% materi gelap, dan 69,2% energi gelap.

Kami tidak melihat materi gelap atau energi gelap. Istilah-istilah ini bahkan tidak didefinisikan dengan baik oleh komunitas ilmiah. Mereka lebih seperti konvensi yang akan tetap ada sampai kita memahami apa yang sebenarnya terjadi.

Materi gelap menarik dan energi gelap menolak. Materi gelap adalah kerangka atau fondasi di mana galaksi dan isinya dibangun. Tarikan gravitasinya diyakini menyatukan bintang-bintang di galaksi. Gravitasi lebih kuat ketika benda-benda lebih dekat bersama-sama dan lebih lemah ketika mereka berjauhan.

Di sisi lain, energi gelap berarti kekuatan yang menyebabkan alam semesta mengembang, menghamburkan galaksi-galaksi. Saat energi gelap menolak objek-objek ini, gravitasi melemah. Ini menunjukkan bahwa perluasan ruang semakin cepat, dan tidak melambat karena efek gravitasi, seperti yang pernah diyakini.

"Sejak akhir 1990-an, para astronom menjadi yakin bahwa ada sesuatu yang menyebabkan perluasan alam semesta kita menjadi lebih cepat," kata Profesor David Wands dari University of Portsmouth. - Penjelasan sederhananya adalah bahwa ruang kosong - vakum - memiliki kerapatan energi yang merupakan konstanta kosmologis. Namun, ada bukti yang berkembang bahwa model sederhana ini tidak dapat menjelaskan berbagai data astronomi yang dapat diakses oleh para ilmuwan. Secara khusus, pertumbuhan struktur kosmik, galaksi, dan gugusan galaksi lebih lambat dari yang diperkirakan.”

Materi gelap menyebabkan riak di cakram galaksi

Jika dilihat dari luar angkasa dari Bumi, kita akan melihat bahwa bintang-bintang tiba-tiba berakhir 50.000 tahun cahaya dari pusat galaksi kita. Oleh karena itu, ini adalah akhir dari galaksi. Kita tidak akan melihat sesuatu yang serius sampai kita berada 15.000 tahun cahaya dari perbatasan itu, Cincin Unicorn, bintang-bintang yang terletak di atas bidang galaksi kita. Beberapa ilmuwan percaya bahwa bintang-bintang ini terkoyak dari galaksi lain.

Namun, analisis data baru dari Sloan Digital Sky Survey menunjukkan bahwa Cincin Unicorn sebenarnya adalah bagian dari galaksi kita. Ini berarti Bima Sakti setidaknya 50% lebih besar dari yang kita duga - dan diameter galaksi kita meningkat dari 100.000-120.000 tahun cahaya menjadi 150.000-180.000 tahun cahaya.

Melihat dari Bumi, kita tidak melihat bahwa mereka terhubung karena celah di piringan galaksi. Riak-riak ini mirip dengan lingkaran konsentris yang memancar dari tempat batu jatuh ke air. Gelombang naik dan menghalangi pemandangan laut, hanya menyisakan gelombang yang lebih tinggi yang terlihat. Jadi, meskipun sudut pandang kami sebagian terhalang oleh bentuk galaksi kami, kami melihat Cincin Unicorn seperti puncak gelombang tinggi.

Penemuan ini mengubah pemahaman kita tentang struktur Bima Sakti.

“Kami menemukan bahwa piringan Bima Sakti bukan hanya piringan bintang dalam satu bidang, melainkan bergelombang,” kata Heidi Newberg dari Rensselaer School of Science. - Kami melihat setidaknya empat depresi di piringan Bima Sakti. Dan karena keempat palung ini hanya terlihat dari sudut pandang kita, kita dapat berasumsi bahwa ada riak serupa di seluruh piringan Bima Sakti.

Para ilmuwan percaya bahwa riak-riak ini mungkin disebabkan oleh sepotong materi gelap atau galaksi kerdil yang memotong Bima Sakti. Jika teori ini terbukti benar, palung konsentris Bima Sakti dapat membantu para ilmuwan menganalisis distribusi materi gelap di galaksi kita.

Tanda tangan sinar gamma

Sampai saat ini, satu-satunya cara para ilmuwan dapat mendeteksi materi gelap adalah dengan mengamati kemungkinan efek gravitasinya pada objek luar angkasa lainnya. Namun, para ilmuwan percaya bahwa sinar gamma bisa menjadi indikasi langsung bahwa materi gelap bersembunyi di alam semesta kita. Mereka mungkin telah mendeteksi tanda sinar gamma pertama di Reticulum 2, sebuah galaksi kerdil yang baru ditemukan di dekat Bima Sakti.

Sinar gamma adalah bentuk radiasi elektromagnetik berenergi tinggi yang dipancarkan dari pusat galaksi yang padat. Jika materi gelap memang terdiri dari WIMP, partikel materi gelap bisa menjadi sumber sinar gamma yang dihasilkan dalam proses saling menghancurkan WIMP saat kontak. Namun, sinar gamma juga dapat dipancarkan oleh sumber lain seperti lubang hitam dan pulsar. Jika, dalam proses analisis, adalah mungkin untuk memisahkan satu sumber dari sumber lainnya, kita akan dapat memperoleh sinar gamma materi gelap. Tapi ini hanya teori.

Para ilmuwan percaya bahwa sebagian besar galaksi kerdil kekurangan sumber penting sinar gamma, materi gelap dapat mencapai 99%. Itulah sebabnya fisikawan di Universitas Carnegie Mellon, Brown dan Cambridge bersemangat untuk mendapatkan sinar gamma dari Retikulum 2.

"Deteksi gravitasi materi gelap dapat memberi tahu kita sedikit tentang perilaku partikel materi gelap," kata Matthew Walker dari Carnegie Mellon University. “Sekarang kami memiliki deteksi non-gravitasi yang menunjukkan bahwa materi gelap berperilaku seperti partikel, dan ini sangat penting.”

Tentu saja, kemungkinan tetap bahwa radiasi gamma ini berasal dari sumber lain yang belum teridentifikasi. Namun, penemuan terbaru dari sembilan galaksi kerdil dekat dengan Bima Sakti memberi para ilmuwan kesempatan untuk mengeksplorasi lebih jauh teori ini. diterbitkan

Konstruksi teoretis dalam fisika, yang disebut Model Standar, menggambarkan interaksi semua partikel dasar yang dikenal sains. Tapi ini hanya 5% dari zat yang ada di Semesta, sedangkan 95% sisanya adalah sifat yang sama sekali tidak diketahui. Apa materi gelap hipotetis ini dan bagaimana para ilmuwan mencoba mendeteksinya? Hayk Hakobyan, seorang mahasiswa di Institut Fisika dan Teknologi Moskow dan seorang karyawan Departemen Fisika dan Astrofisika, membicarakan hal ini dalam kerangka proyek khusus.

Model Standar partikel elementer, yang akhirnya dikonfirmasi setelah penemuan Higgs boson, menjelaskan interaksi fundamental (elektrolemah dan kuat) dari partikel biasa yang kita kenal: lepton, quark, dan pembawa interaksi (boson dan gluon). Namun, ternyata semua teori kompleks yang sangat besar ini hanya menjelaskan sekitar 5-6% dari semua materi, sedangkan sisanya tidak cocok dengan model ini. Pengamatan dari saat-saat awal kehidupan alam semesta kita menunjukkan kepada kita bahwa sekitar 95% materi yang mengelilingi kita adalah alam yang sama sekali tidak diketahui. Dengan kata lain, kita secara tidak langsung melihat keberadaan materi tersembunyi ini karena pengaruh gravitasinya, namun sejauh ini belum memungkinkan untuk menangkapnya secara langsung. Fenomena massa tersembunyi ini diberi nama sandi "materi gelap".

Ilmu pengetahuan modern, khususnya kosmologi, bekerja menurut metode deduktif Sherlock Holmes

Sekarang kandidat utama dari kelompok WISP adalah axion, yang muncul dalam teori interaksi kuat dan memiliki massa yang sangat kecil. Partikel semacam itu mampu berubah menjadi pasangan foton-foton dalam medan magnet tinggi, yang memberikan petunjuk bagaimana seseorang dapat mencoba mendeteksinya. Eksperimen ADMX menggunakan ruang besar yang menciptakan medan magnet 80.000 gauss (itu 100.000 kali medan magnet Bumi). Secara teori, medan seperti itu seharusnya merangsang peluruhan aksion menjadi pasangan foton-foton, yang harus ditangkap oleh detektor. Meskipun banyak upaya, WIMP, axion atau neutrino steril belum terdeteksi.

Jadi, kami telah melakukan perjalanan melalui sejumlah besar hipotesis berbeda yang berusaha menjelaskan keberadaan aneh massa gelap, dan, setelah menolak segala sesuatu yang tidak mungkin dengan bantuan pengamatan, kami telah sampai pada beberapa hipotesis yang mungkin sudah dapat kami kerjakan.

Hasil negatif dalam sains juga merupakan hasil, karena membatasi berbagai parameter partikel, misalnya, menghilangkan rentang massa yang mungkin. Dari tahun ke tahun, semakin banyak pengamatan dan eksperimen baru dalam akselerator memberikan batasan baru yang lebih ketat pada massa dan parameter partikel materi gelap lainnya. Jadi, membuang semua opsi yang mustahil dan mempersempit lingkaran pencarian, hari demi hari kita semakin dekat untuk memahami apa yang terdiri dari 95% materi di Semesta kita.

Para ilmuwan telah mengambil langkah penting untuk memecahkan salah satu misteri utama di alam semesta - materi gelap, yang diyakini mengisi sebagian besar ruang angkasa. Profesional yang mengerjakan proyek Survei Energi Gelap , menggunakan teleskop yang kuat di Andes mampu membuat peta menunjukkan distribusi materi gelap. Pada dia gulungan besar materi gelap terlihat, berserakan dengan galaksi dan dipisahkan oleh ruang bebas.

Sampai saat ini, para ilmuwan hanya dapat mempelajari materi gelap dengan mengukur distorsi cahaya dari galaksi jauh. Akibatnya, para ahli ingin mengukur energi gelap- kekuatan yang lebih misterius yang memperluas alam semesta dengan kecepatan yang terus meningkat.

Materi gelapdalam astronomi dan kosmologi, serta dalam fisika teoretis, suatu bentuk materi hipotetis yang tidak memancarkan atau berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik. Sifat bentuk materi ini tidak memungkinkan untuk diamati secara langsung.

Kesimpulan tentang keberadaan materi gelap dibuat atas dasar banyak, konsisten satu sama lain, tetapi tanda-tanda tidak langsung dari perilaku objek astrofisika dan efek gravitasi yang mereka ciptakan. Penemuan sifat materi gelap akan membantu memecahkan masalah massa tersembunyi, yang, khususnya, terdiri dari kecepatan rotasi yang sangat tinggi dari wilayah luar galaksi.

Istilah ini menyebar luas setelah karya Fritz Zwicky. Zwicky mengukur kecepatan radial dari delapan galaksi di kluster Coma (konstelasi Coma Berenices) dan menemukan bahwa agar kluster stabil, harus diasumsikan bahwa massa totalnya puluhan kali lebih besar daripada massa bintang penyusunnya. Segera astronom lain sampai pada kesimpulan yang sama untuk banyak galaksi lain. Sejak tahun 1960-an, ketika sarana observasi astronomi mulai berkembang pesat, jumlah argumen yang mendukung keberadaan materi gelap telah berkembang pesat. Pada saat yang sama, perkiraan parameternya diperoleh dari sumber yang berbeda dan dengan metode yang berbeda umumnya konsisten satu sama lain.

Kehadiran materi yang tidak diketahui di alam semesta dan pengaruhnya ternyata menjadi situasi yang khas di dunia galaksi.

Studi tentang gerak dalam sistem galaksi biner dan dalam gugus galaksi telah dilakukan. Ternyata pada skala ini, proporsi materi gelap jauh lebih tinggi daripada di dalam galaksi.

Massa bintang galaksi elips, menurut perhitungan, tidak cukup untuk menampung gas panas yang memasuki galaksi, jika Anda tidak memperhitungkan materi gelap.

Memperkirakan massa gugus galaksi yang melakukan pelensaan gravitasi memberikan hasil yang mencakup kontribusi materi gelap dan mendekati yang diperoleh dengan metode lain.

Kontributor utama pada akhir 1960-an dan awal 1970-an adalah astronom Vera Rubin dari Carnegie Institution, yang merupakan orang pertama yang membuat perhitungan akurat dan andal yang menunjukkan keberadaan materi gelap. Bersama dengan rekan penulis (Kent Ford), Rubin mengumumkan penemuan pada konferensi American Astronomical Society pada tahun 1975 bahwa sebagian besar bintang di galaksi spiral bergerak di orbit dengan kecepatan sudut yang kira-kira sama, yang mengarah pada gagasan bahwa kerapatan massa di galaksi adalah sama untuk daerah tersebut. , di mana sebagian besar bintang (tonjolan), dan untuk daerah di tepi piringan, di mana ada beberapa bintang.

Diterbitkan pada tahun 2012, sebuah studi tentang gerakan lebih dari 400 bintang yang terletak hingga 13.000 tahun cahaya dari Matahari tidak menemukan bukti keberadaan materi gelap dalam volume besar ruang di sekitar Matahari. Menurut prediksi teori, jumlah rata-rata materi gelap di sekitar Matahari seharusnya sekitar 0,5 kg dalam volume Bumi. Namun, pengukuran memberikan nilai 0,00±0,06 kg materi gelap dalam volume ini. Ini berarti bahwa upaya untuk mendaftarkan materi gelap di Bumi, misalnya, dalam interaksi langka partikel materi gelap dengan materi "biasa", hampir tidak dapat berhasil.

Menurut data pengamatan observatorium luar angkasa Planck yang diterbitkan pada Maret 2013, total energi massa Alam Semesta yang teramati terdiri dari 4,9% materi biasa (baryonic), 26,8% materi gelap, dan 68,3% energi gelap. . Dengan demikian, Alam Semesta 95,1% terdiri dari materi gelap dan energi gelap.

Asumsi yang paling alami tampaknya adalah bahwa materi gelap terdiri dari materi barionik biasa. , untuk beberapa alasan lemah berinteraksi secara elektromagnetik dan karena itu tidak terdeteksi dalam penelitian, misalnya, garis emisi dan penyerapan.

Namun, model teoretis memberikan banyak pilihan kandidat yang mungkin untuk peran materi tak terlihat non-barionik - ini adalah: neutrino ringan, neutrino berat, axion, kosmion dan partikel supersimetris seperti fotono, gravitino, higgsino, sneutrino, anggur, dan zino.

Ada teori alternatif tentang materi gelap dan energi gelap:

Materi dari dimensi lain (alam semesta paralel)

Dalam beberapa teori tentang dimensi ekstra, gravitasi diterima sebagai jenis interaksi unik yang dapat bekerja pada ruang kita dari dimensi ekstra. Asumsi ini membantu menjelaskan kelemahan relatif gaya gravitasi dibandingkan dengan tiga gaya utama lainnya (elektromagnetik, kuat dan lemah).Efek materi gelap secara logis dapat dijelaskan oleh interaksi materi yang terlihat dari dimensi biasa kita dengan materi masif dari yang lain ( ekstra, tidak terlihat) dimensi melalui gravitasi.Pada saat yang sama, jenis interaksi lain tidak dapat melihat dimensi ini dan materi di dalamnya dengan cara apa pun, tidak dapat berinteraksi dengannya.Materi di dimensi lain (sebenarnya di Alam Semesta paralel) dapat dibentuk menjadi struktur (galaksi, mereka sendiri, struktur eksotis, yang dalam pengukuran kami dirasakan sebagai lingkaran gravitasi di sekitar galaksi yang terlihat.

Cacat topologi di ruang angkasa

Materi gelap mungkin hanya cacat primordial (berasal pada saat Big Bang) di ruang angkasa dan/atau topologi medan kuantum, yang mungkin mengandung energi, sehingga menyebabkan gaya gravitasi.

Artikel siklus, kami memeriksa struktur alam semesta yang terlihat. Kami berbicara tentang strukturnya dan partikel yang membentuk struktur ini. Tentang nukleon, yang memainkan peran utama, karena dari merekalah semua materi yang terlihat terdiri. Tentang foton, elektron, neutrino, serta aktor sekunder yang terlibat dalam pertunjukan universal yang terbentang 14 miliar tahun sejak Big Bang. Sepertinya tidak ada lagi yang perlu dibicarakan. Tapi tidak. Faktanya adalah bahwa substansi yang kita lihat hanyalah sebagian kecil dari apa yang terdiri dari dunia kita. Segala sesuatu yang lain adalah sesuatu yang kita hampir tidak tahu apa-apa. "Sesuatu" misterius ini disebut materi gelap.

Jika bayangan benda tidak bergantung pada besarnya yang terakhir ini,
tetapi akan memiliki pertumbuhan sewenang-wenang mereka sendiri, maka, mungkin,
segera tidak akan ada satu titik terang pun yang tersisa di seluruh dunia.

Kozma Prutkov

Apa yang akan terjadi pada dunia kita?

Setelah penemuan pergeseran merah pada spektrum galaksi jauh pada tahun 1929 oleh Edward Hubble, menjadi jelas bahwa Alam Semesta mengembang. Salah satu pertanyaan yang muncul dalam hal ini adalah sebagai berikut: berapa lama ekspansi akan berlanjut dan bagaimana akan berakhir? Gaya tarik gravitasi yang bekerja di antara bagian-bagian Alam Semesta yang terpisah cenderung memperlambat pelarian bagian-bagian ini. Perlambatan apa yang akan terjadi tergantung pada massa total Alam Semesta. Jika cukup besar, gaya gravitasi secara bertahap akan menghentikan ekspansi dan akan digantikan oleh kontraksi. Akibatnya, Semesta pada akhirnya akan "runtuh" ​​lagi ke titik di mana ia pernah mulai mengembang. Jika massa kurang dari beberapa massa kritis, maka ekspansi akan berlanjut selamanya. Biasanya berbicara bukan tentang massa, tetapi tentang kepadatan, yang terkait dengan massa dengan hubungan sederhana yang diketahui dari kursus sekolah: kepadatan adalah massa dibagi volume.

Nilai yang dihitung dari kepadatan rata-rata kritis Semesta adalah sekitar 10 -29 gram per sentimeter kubik, yang sesuai dengan rata-rata lima nukleon per meter kubik. Harus ditekankan bahwa kita berbicara tentang kepadatan rata-rata. Konsentrasi karakteristik nukleon di air, bumi, dan di dalam kita adalah sekitar 10 30 per meter kubik. Namun, dalam kehampaan yang memisahkan gugusan galaksi dan menempati bagian terbesar dari volume Semesta, kerapatannya sepuluh kali lipat lebih rendah. Nilai konsentrasi nukleon, yang dirata-ratakan di seluruh volume Alam Semesta, diukur puluhan dan ratusan kali, dengan hati-hati menghitung jumlah bintang dan awan gas dan debu menggunakan berbagai metode. Hasil pengukuran semacam itu agak berbeda, tetapi kesimpulan kualitatifnya tetap sama: nilai kerapatan Alam Semesta hampir tidak mencapai beberapa persen dari nilai kritisnya.

Oleh karena itu, hingga tahun 70-an abad XX, ramalan yang diterima secara umum adalah ekspansi abadi dunia kita, yang pasti akan mengarah pada apa yang disebut kematian panas. Kematian panas adalah keadaan suatu sistem ketika zat di dalamnya terdistribusi secara merata dan bagian-bagiannya yang berbeda memiliki suhu yang sama. Akibatnya, baik transfer energi dari satu bagian sistem ke bagian lain, maupun redistribusi materi tidak dimungkinkan. Dalam sistem seperti itu, tidak ada yang terjadi dan tidak akan pernah terjadi lagi. Analogi yang jelas adalah air tumpah di atas permukaan. Jika permukaannya tidak rata dan setidaknya ada sedikit perbedaan ketinggian, air bergerak di sepanjang permukaannya dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah dan akhirnya terkumpul di dataran rendah, membentuk genangan air. Gerakan berhenti. Satu-satunya penghiburan adalah bahwa kematian akibat panas akan terjadi dalam puluhan dan ratusan miliar tahun. Oleh karena itu, seseorang tidak dapat memikirkan prospek suram ini untuk waktu yang sangat lama.

Namun, secara bertahap menjadi jelas bahwa massa Semesta yang sebenarnya jauh lebih besar daripada massa yang terlihat yang terkandung dalam bintang-bintang dan awan gas dan debu dan, kemungkinan besar, mendekati kritis. Dan mungkin persis sama dengan itu.

Bukti keberadaan materi gelap

Indikasi pertama bahwa ada yang salah dengan perhitungan massa alam semesta muncul pada pertengahan tahun 1930-an. Astronom Swiss Fritz Zwicky mengukur kecepatan galaksi di Gugus Coma (salah satu gugus terbesar yang kita kenal, termasuk ribuan galaksi) bergerak di sekitar pusat yang sama. Hasilnya mengecewakan: kecepatan galaksi ternyata jauh lebih tinggi dari yang diperkirakan berdasarkan massa total gugus yang diamati. Ini berarti bahwa massa sebenarnya dari cluster Coma Berenices jauh lebih besar daripada yang terlihat. Tetapi jumlah utama materi yang ada di wilayah Semesta ini tetap, untuk beberapa alasan, tidak terlihat dan tidak dapat diakses untuk pengamatan langsung, memanifestasikan dirinya hanya secara gravitasi, yaitu, hanya sebagai massa.

Kehadiran massa tersembunyi dalam kelompok galaksi juga dibuktikan dengan eksperimen pada apa yang disebut lensa gravitasi. Penjelasan fenomena ini mengikuti teori relativitas. Sesuai dengan itu, setiap massa merusak ruang dan, seperti lensa, mendistorsi jalur sinar cahaya yang bujursangkar. Distorsi yang disebabkan oleh sekelompok galaksi begitu besar sehingga mudah untuk diperhatikan. Secara khusus, dari distorsi gambar galaksi yang terletak di belakang gugus, seseorang dapat menghitung distribusi materi di gugus lensa dan dengan demikian mengukur massa totalnya. Dan ternyata itu selalu berkali-kali lebih besar daripada kontribusi materi yang terlihat dari cluster.

40 tahun setelah karya Zwicky, pada 70-an, astronom Amerika Vera Rubin mempelajari kecepatan rotasi di sekitar pusat materi galaksi yang terletak di pinggiran galaksi. Sesuai dengan hukum Kepler (dan mereka langsung mengikuti hukum gravitasi universal), ketika bergerak dari pusat galaksi ke pinggirannya, kecepatan rotasi objek galaksi harus menurun berbanding terbalik dengan akar kuadrat jarak ke pusat. . Pengukuran menunjukkan bahwa untuk banyak galaksi kecepatan ini tetap hampir konstan pada jarak yang sangat jauh dari pusat. Hasil ini dapat ditafsirkan hanya dalam satu cara: kepadatan materi di galaksi tersebut tidak berkurang ketika bergerak menjauh dari pusat, tetapi tetap hampir tidak berubah. Karena kepadatan materi yang terlihat (terkandung dalam bintang dan gas antarbintang) turun dengan cepat menuju pinggiran galaksi, sesuatu pasti memberikan kepadatan yang hilang yang tidak dapat kita lihat karena alasan tertentu. Penjelasan kuantitatif tentang ketergantungan yang diamati dari laju rotasi pada jarak ke pusat galaksi mengharuskan "sesuatu" yang tidak terlihat ini sekitar 10 kali lebih besar dari materi biasa yang terlihat. "Sesuatu" ini disebut "materi gelap" (dalam bahasa Inggris " materi gelap”) dan masih tetap menjadi misteri paling menarik dalam astrofisika.

Bukti penting lainnya untuk keberadaan materi gelap di dunia kita berasal dari perhitungan yang memodelkan pembentukan galaksi yang dimulai sekitar 300.000 tahun setelah dimulainya Big Bang. Perhitungan ini menunjukkan bahwa gaya tarik gravitasi yang bekerja di antara fragmen terbang dari materi yang muncul selama ledakan tidak dapat mengimbangi energi kinetik dari ekspansi. Materi seharusnya tidak berkumpul di galaksi yang kita amati di era modern. Masalah ini disebut paradoks galaksi, dan untuk waktu yang lama dianggap sebagai argumen serius melawan teori Big Bang. Namun, jika kita berasumsi bahwa partikel materi biasa di Alam Semesta awal dicampur dengan partikel materi gelap yang tidak terlihat, maka semuanya masuk ke dalam perhitungan dan ujung-ujungnya mulai menyatu - pembentukan galaksi dari bintang, dan kemudian gugusan galaksi. menjadi mungkin. Pada saat yang sama, seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan, pada awalnya sejumlah besar partikel materi gelap memadati galaksi dan baru kemudian, karena gaya gravitasi, unsur-unsur materi biasa berkumpul di atasnya, yang massa totalnya hanya beberapa persen dari massa total alam semesta. Ternyata dunia yang terlihat akrab dan tampaknya dipelajari secara rinci, yang baru-baru ini kita anggap hampir dipahami, hanyalah tambahan kecil untuk sesuatu yang sebenarnya terdiri dari Semesta. Planet, bintang, galaksi dan Anda dan saya hanyalah layar untuk "sesuatu" besar yang tidak kita ketahui.

fakta foto

Sekelompok galaksi (di kiri bawah area yang dilingkari) menciptakan lensa gravitasi. Ini mendistorsi bentuk objek yang terletak di belakang lensa - meregangkan gambar mereka ke satu arah. Berdasarkan besarnya dan arah peregangan, tim astronom internasional dari Observatorium Eropa Selatan, yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Institut Astrofisika Paris, memplot distribusi massa yang ditunjukkan pada gambar bawah. Seperti yang Anda lihat, lebih banyak massa terkonsentrasi di cluster daripada yang bisa dilihat melalui teleskop.

Berburu benda-benda besar yang gelap bukanlah bisnis yang cepat, dan dalam foto hasilnya tidak terlihat paling spektakuler. Pada tahun 1995, teleskop Hubble memperhatikan bahwa salah satu bintang di Awan Magellan Besar berkobar lebih terang. Cahaya ini bertahan lebih dari tiga bulan, tetapi kemudian bintang itu kembali ke keadaan aslinya. Dan enam tahun kemudian, sebuah objek yang nyaris tidak bercahaya muncul di sebelah bintang. Ini adalah katai dingin, yang melewati jarak 600 tahun cahaya dari bintang, menciptakan lensa gravitasi yang menguatkan cahaya. Perhitungan menunjukkan bahwa massa katai ini hanya 5-10% dari massa Matahari.

Akhirnya, teori relativitas umum secara unik menghubungkan laju ekspansi alam semesta dengan kerapatan rata-rata materi yang terkandung di dalamnya. Dengan asumsi bahwa kelengkungan rata-rata ruang sama dengan nol, yaitu, geometri Euclid beroperasi di dalamnya, dan bukan geometri Lobachevsky (yang diverifikasi secara andal, misalnya, dalam eksperimen dengan radiasi latar gelombang mikro kosmik), kepadatan ini harus sama dengan 10 - 29 gram per sentimeter kubik. Kepadatan materi yang terlihat adalah sekitar 20 kali lebih sedikit. 95% massa alam semesta yang hilang adalah materi gelap. Perhatikan bahwa nilai densitas yang diukur dari laju ekspansi Alam Semesta sangat penting. Dua nilai, yang dihitung secara independen dengan cara yang sama sekali berbeda, cocok! Jika pada kenyataannya kerapatan Semesta persis sama dengan yang kritis, ini tidak mungkin kebetulan, tetapi merupakan konsekuensi dari beberapa properti fundamental dunia kita, yang belum dipahami dan dipahami.

Apa ini?

Apa yang kita ketahui hari ini tentang materi gelap, yang membentuk 95% massa alam semesta? Hampir tidak ada. Tapi kita tahu sesuatu. Pertama-tama, tidak ada keraguan bahwa materi gelap itu ada - ini dibuktikan dengan fakta yang dikutip di atas. Kita juga tahu pasti bahwa materi gelap ada dalam beberapa bentuk. Setelah pada awal abad ke-21, sebagai hasil dari pengamatan selama bertahun-tahun dalam eksperimen SuperKamiokande(Jepang) dan SNO (Kanada), ditemukan bahwa neutrino memiliki massa, menjadi jelas bahwa dari 0,3% hingga 3% dari 95% massa tersembunyi terletak pada neutrino yang telah lama kita ketahui - bahkan jika massanya sangat kecil , tetapi jumlah Alam semesta sekitar satu miliar kali lebih besar dari jumlah nukleon: setiap sentimeter kubik mengandung rata-rata 300 neutrino. 92-95% sisanya terdiri dari dua bagian - materi gelap dan energi gelap. Sebagian kecil materi gelap terdiri dari materi barionik biasa yang dibangun dari nukleon; tampaknya, beberapa partikel masif yang berinteraksi lemah yang tidak diketahui (yang disebut materi gelap dingin) bertanggung jawab atas sisanya. Keseimbangan energi di Alam Semesta modern disajikan dalam tabel, dan kisah tiga kolom terakhirnya ada di bawah.

materi gelap baryon

Sebagian kecil (4-5%) dari materi gelap adalah materi biasa yang tidak memancarkan atau hampir tidak memancarkan radiasinya sendiri dan karena itu tidak terlihat. Keberadaan beberapa kelas objek semacam itu dapat dianggap dikonfirmasi secara eksperimental. Eksperimen paling kompleks berdasarkan lensa gravitasi yang sama mengarah pada penemuan apa yang disebut objek halo kompak masif, yang terletak di pinggiran cakram galaksi. Ini membutuhkan pelacakan jutaan galaksi jauh selama beberapa tahun. Ketika benda masif gelap melintas di antara pengamat dan galaksi jauh, kecerahannya berkurang untuk waktu yang singkat (atau meningkat, karena benda gelap bertindak sebagai lensa gravitasi). Sebagai hasil dari pencarian yang cermat, peristiwa seperti itu diidentifikasi. Sifat objek halo kompak masif tidak sepenuhnya jelas. Kemungkinan besar, ini adalah bintang yang didinginkan (katai coklat), atau objek mirip planet yang tidak terkait dengan bintang dan berjalan sendiri di sekitar galaksi. Perwakilan lain dari materi gelap barionik adalah gas panas yang baru-baru ini ditemukan di gugus galaksi menggunakan astronomi sinar-X, yang tidak bersinar dalam rentang yang terlihat.

Materi gelap non-baryonic

Kandidat utama untuk materi gelap non-baryonic adalah apa yang disebut WIMP (singkatan dari bahasa Inggris Partikel Masif Interaktif Lemah adalah partikel masif yang berinteraksi lemah). Sebuah fitur dari WIMPs adalah bahwa mereka hampir tidak memanifestasikan diri dalam interaksi dengan materi biasa. Itulah mengapa mereka adalah materi gelap yang tidak terlihat, dan mengapa mereka sangat sulit untuk dideteksi. Massa WIMP harus setidaknya puluhan kali lebih besar dari massa proton. Pencarian WIMP telah dilakukan dalam banyak percobaan selama 20-30 tahun terakhir, tetapi terlepas dari semua upaya, mereka belum ditemukan.

Satu ide adalah bahwa jika partikel seperti itu ada, maka Bumi, dalam gerakannya dengan Matahari di orbit di sekitar pusat Galaksi, harus terbang melalui hujan WIMP. Terlepas dari kenyataan bahwa WIMP adalah partikel yang berinteraksi sangat lemah, ia masih memiliki kemungkinan yang sangat kecil untuk berinteraksi dengan atom biasa. Dalam hal ini, dalam instalasi khusus - sangat kompleks dan mahal - sinyal dapat didaftarkan. Jumlah sinyal tersebut harus berubah sepanjang tahun, karena, bergerak di orbit mengelilingi Matahari, Bumi mengubah kecepatan dan arah gerakannya relatif terhadap angin, yang terdiri dari WIMP. Kelompok eksperimen DAMA, yang bekerja di laboratorium bawah tanah Italia Gran Sasso, melaporkan variasi tahunan yang diamati dalam tingkat penghitungan sinyal. Namun, kelompok lain belum mengkonfirmasi hasil ini, dan pertanyaannya pada dasarnya tetap terbuka.

Metode pencarian WIMP lainnya didasarkan pada asumsi bahwa selama miliaran tahun keberadaannya, berbagai objek astronomi (Bumi, Matahari, pusat Galaksi kita) harus menangkap WIMP yang terakumulasi di pusat objek-objek ini dan, memusnahkan satu sama lain. lainnya, menimbulkan fluks neutrino. Upaya untuk mendeteksi kelebihan fluks neutrino dari pusat Bumi menuju Matahari dan menuju pusat Galaksi dilakukan pada detektor neutrino bawah tanah dan bawah air MACRO, LVD (laboratorium Gran Sasso), NT-200 (Danau Baikal, Rusia) , SuperKamiokande, AMANDA (Stasiun Scott -Amundsen, Kutub Selatan), namun sejauh ini belum membuahkan hasil positif.

Eksperimen untuk mencari WIMP juga sedang aktif dilakukan pada akselerator partikel elementer. Menurut persamaan Einstein yang terkenal E=mc 2 , energi setara dengan massa. Oleh karena itu, dengan mempercepat sebuah partikel (misalnya, proton) ke energi yang sangat tinggi dan bertabrakan dengan partikel lain, seseorang dapat mengharapkan penciptaan pasangan partikel dan antipartikel lain (termasuk WIMP), yang massa totalnya sama dengan energi total partikel yang bertabrakan. Namun eksperimen akselerator belum membuahkan hasil positif.

energi gelap

Pada awal abad terakhir, Albert Einstein, yang ingin memastikan bahwa model kosmologis dalam teori relativitas umum tidak bergantung pada waktu, memperkenalkan apa yang disebut konstanta kosmologis ke dalam persamaan teori, yang dilambangkan dengan huruf Yunani. "lambda" - . ini adalah konstanta formal murni, di mana Einstein sendiri tidak melihat makna fisik apa pun. Setelah perluasan Alam Semesta ditemukan, kebutuhan untuk itu menghilang. Einstein sangat menyesali ketergesaannya dan menyebut konstanta kosmologis kesalahan ilmiah terbesarnya. Namun, beberapa dekade kemudian, ternyata konstanta Hubble, yang menentukan laju ekspansi Semesta, berubah seiring waktu, dan ketergantungannya pada waktu dapat dijelaskan dengan memilih nilai konstanta Einstein yang sangat "salah", yang berkontribusi pada kepadatan laten Alam Semesta. Bagian dari massa tersembunyi ini dikenal sebagai "energi gelap".

Bahkan lebih sedikit yang bisa dikatakan tentang energi gelap daripada tentang materi gelap. Pertama, ia didistribusikan secara merata di seluruh alam semesta, tidak seperti materi biasa dan bentuk materi gelap lainnya. Ada sebanyak itu di galaksi dan kelompok galaksi seperti di luar mereka. Kedua, ia memiliki beberapa sifat yang sangat aneh yang hanya dapat dipahami dengan menganalisis persamaan teori relativitas dan menafsirkan solusinya. Misalnya, energi gelap mengalami antigravitasi: karena kehadirannya, laju ekspansi Semesta meningkat. Energi gelap, seolah-olah, mendorong dirinya sendiri terpisah, sehingga mempercepat hamburan materi biasa yang dikumpulkan di galaksi. Energi gelap juga memiliki tekanan negatif, yang menyebabkan munculnya gaya pada zat yang mencegahnya meregang.

Kandidat utama untuk peran energi gelap adalah ruang hampa. Kepadatan energi vakum tidak berubah dengan ekspansi Semesta, yang sesuai dengan tekanan negatif. Kandidat lain adalah bidang superlemah hipotetis yang disebut intisari. Harapan untuk klarifikasi sifat energi gelap terutama dikaitkan dengan pengamatan astronomi baru. Kemajuan ke arah ini tidak diragukan lagi akan membawa pengetahuan baru yang radikal bagi umat manusia, karena bagaimanapun juga, energi gelap pastilah zat yang sama sekali tidak biasa, sama sekali tidak seperti apa yang telah dibahas fisika sejauh ini.

Jadi, dunia kita adalah 95% dari sesuatu yang hampir tidak kita ketahui. Seseorang dapat memperlakukan fakta yang tidak dapat disangkal seperti itu dengan cara yang berbeda. Ini dapat menyebabkan kecemasan, yang selalu menyertai pertemuan dengan sesuatu yang tidak diketahui. Atau kekecewaan karena cara yang begitu panjang dan rumit untuk membangun teori fisika yang menggambarkan sifat-sifat dunia kita menghasilkan pernyataan: sebagian besar Semesta tersembunyi dari kita dan tidak kita ketahui.

Tapi kebanyakan fisikawan sekarang gembira. Pengalaman menunjukkan bahwa semua teka-teki yang diajukan alam untuk umat manusia cepat atau lambat akan terpecahkan. Tidak diragukan lagi, teka-teki materi gelap juga akan terpecahkan. Dan ini tentu akan membawa pengetahuan dan konsep yang sama sekali baru yang masih belum kita ketahui. Dan mungkin kita akan bertemu dengan misteri baru, yang, pada gilirannya, juga akan terpecahkan. Tapi itu akan menjadi cerita yang sama sekali berbeda, yang pembaca Kimia dan Kehidupan akan dapat membaca tidak lebih awal dari beberapa tahun. Atau mungkin dalam beberapa dekade.