Kozmostaki tüm maddelerin yaklaşık% 80'i mevcut fizik tarafından tamamen bilinmeyen bir formdadır. Biz buna karanlık madde diyoruz, çünkü en iyi ihtimalle bunun karanlık olduğunu söyleyebiliriz. Dünyadaki deneyler, onu anlamak umuduyla başıboş bir karanlık madde parçacığını yakalamaya çalışıyor, ancak şimdiye kadar boş çıktılar.
Son zamanlarda, bir teorisyenler ekibi, sadece telafi etmediğim bir isim olan, manolya adı verilen garip “parçacıklar” kullanarak karanlık madde avlamak için yeni bir yol önerdi. Bu küçük dalgalanmalar, kısa ve hafif bir karanlık madde parçacığını bile gizlemeden çekebilir.
Yapboz Karanlık madde
Karanlık madde ile ilgili her türlü şeyi biliyoruz, ne olduğu dikkate değer.
Doğrudan tespit edemesek de, teleskoplarımızı daha geniş evrene açtığımızda karanlık maddenin kanıtlarını görüyoruz. İlk vahiy, 1930'larda, evrenin en büyük yapılarından bazıları olan gökada kümelerinin gözlemlerinden geldi. Onlarda yaşayan galaksiler, bir küme olarak bir araya getirilemeyecek kadar hızlı hareket ediyorlardı. Çünkü galaksilerin kollektif kütlesi, kümeyi bir arada tutan yerçekimi tutkalı verir - kütle ne kadar büyükse o tutkal daha güçlüdür. Süper güçlü bir tutkal, en hızlı hareket eden galaksileri bile bir arada tutabilir. Daha hızlı ve küme kendini parçalara ayıracaktı.
Ama orada kümeler mevcuttu, gökadalar kümelerin kütlesini vermeleri gerekenden çok daha hızlı dolaşıyorlardı. Bir şeyin kümeleri bir arada tutacak kadar yerçekimi kavraması vardı, ama bir şey ışık yaymıyor ya da ışıkla etkileşmiyordu.
Bu gizem on yıllar boyunca çözülmeden devam etti ve 1970'lerde gökbilimci Vera Rubin, galaksilerdeki yıldızların gözlemleriyle anneyi büyük ölçüde artırdı. Bir kez daha, işler çok hızlı ilerliyordu: Gözlemlenen kütleleri göz önüne alındığında, evrenimizdeki galaksiler milyarlarca yıl önce kendilerini birbirlerinden ayırmalıydılar. Bir şey onları bir arada tutuyordu. Görünmeyen bir şey.
Hikaye, zaman ve mekanda tüm evrende tekrarlanır. Big Bang'den en erken ışıktan evrendeki en büyük yapılara kadar, orada korkak bir şey var.
Karanlıkta arama
Yani karanlık madde çok fazla var - sadece varlığını destekleyen verilerin tsunamisini açıklamak için başka geçerli bir hipotez bulamıyoruz. Ama bu ne? En iyi tahminimiz, karanlık maddenin şimdiye kadar fizik tarafından bilinmeyen bir tür yeni, egzotik parçacık olmasıdır. Bu resimde, karanlık madde her galaksiyi sular altında bırakmaktadır. Aslında, galaksinin görünür kısmı, yıldızlar ve gaz ve toz bulutlarından görüldüğü gibi, çok daha büyük, daha karanlık bir kıyıya karşı kurulmuş küçük bir deniz feneri. Her galaksi, karanlık madde parçacıklarının zilyonları üzerine zilyonlardan oluşan büyük bir "halo" içinde oturur.
Bu karanlık madde parçacıkları şu anda odanızdan akıyor. Senin içinden akıyorlar. Küçük, görünmez karanlık madde parçacıklarının bitmeyen yağmur duşu. Ama onları farketmezsiniz. Hafif veya yüklü parçacıklarla etkileşime girmezler. Yüklü parçacıklardan oluşuyorsunuz ve ışıkla çok dostsunuz; karanlık madde için görünmezsiniz ve karanlık madde sizin için görünmezdir. Karanlık maddeyi "görmenin" tek yolu yerçekimi kuvvetidir; Yerçekimi, evrendeki her türlü madde ve enerjiyi fark eder, karanlık olsun ya da olmasın, bu yüzden en büyük ölçeklerde, bu sayısız parçacığın birleşik kütlesinin etkisini gözlemliyoruz. Ama burada odanda mı? Hiçbir şey değil.
Umarız, karanlık maddenin normal madde ile etkileşime girmesinin başka bir yolu yoktur. Karanlık madde parçacığının, ne olursa olsun, radyoaktif bozunmadan sorumlu olan zayıf nükleer kuvveti bu gizli alana yeni bir pencere açması da mümkündür. Devasa bir dedektör oluşturduğunuzu düşünün, elinizde ne olursa olsun sadece büyük bir kütle. Karanlık madde parçacıkları içinden akar, neredeyse hepsi tamamen zararsızdır. Ancak bazen, belirli karanlık madde modeline bağlı olarak nadir olan geçiş parçacığı, zayıf nükleer kuvvet aracılığıyla dedektördeki elementlerin atom çekirdeklerinden biriyle etkileşime girer, yerinden çıkarır ve dedektörün tüm kütlesini yapar titreme.
Magnona girin
Bu deney düzeneği, yalnızca karanlık madde parçacığı nispeten ağır olduğunda çalışır ve bu nadir etkileşimlerden birinde bir çekirdeği dışarı atmaya yetecek kadar caziptir. Ancak şimdiye kadar, dünyadaki karanlık madde dedektörlerinin hiçbiri, yıllar ve yıllar süren araştırmalardan sonra bile herhangi bir etkileşim izi görmedi. Deneyler ilerledikçe, karanlık maddenin izin verilen özellikleri yavaşça göz ardı edilmiştir. Bu mutlaka kötü bir şey değildir; sadece karanlık maddenin neden yapıldığını bilmiyoruz, bu yüzden ne olmadığı hakkında ne kadar çok şey bilirsek, ne olabileceğinin resmi o kadar net olur.
Ancak sonuçların eksikliği biraz endişe verici olabilir. Karanlık madde için en ağır adaylar dışarıda bırakılıyor ve eğer gizemli parçacık çok hafifse, şu anda kuruldukları gibi dedektörlerde asla görülmeyecek. Yani, karanlık maddenin normal maddeyle konuşabileceği başka bir yol yoksa.
Baskı öncesi çevrimiçi dergisi arXiv'de yayınlanan yakın tarihli bir makalede fizikçiler, elektronların dönüşünü değiştirme eyleminde bir karanlık madde parçacığını tespit edebilecek önerilen bir deney düzeneğini detaylandırıyor (aslında, karanlık madde bunu yapabilirse). Bu kurulumda, şüpheli parçacık çok açık olsa bile karanlık madde potansiyel olarak tespit edilebilir. Bunu, malzemede manolyalar oluşturarak yapabilir.
Mutlak sıfır sıcaklıkta bir malzeme parçanız olduğunu varsayalım. Bu konudaki tüm elektronların - küçük minik çubuk mıknatısları gibi - tüm dönüşleri aynı yönü gösterecektir. Sıcaklığı yavaşça yükselttikçe, bazı elektronlar uyanmaya, etrafta kıpırdatmaya ve spinlerini ters yönde rastgele göstermeye başlayacaktır. Sıcaklığı ne kadar yükseltirseniz, o kadar fazla elektron çevrilir ve bu döndürmelerden her biri manyetik kuvveti biraz azaltır. Bu çevirilmiş spinlerin her biri de malzemenin enerjisinde küçük bir dalgalanmaya neden olur ve bu kıpır kıpır kıpır kıpır kıkır bir parçacık olarak değil, gerçek bir parçacık olarak görülebilir, ancak matematikle bu şekilde tanımlayabileceğiniz bir şey. Bu yarı parçacıklar, muhtemelen küçük, sevimli küçük mıknatıslar gibi oldukları için "manolya" olarak bilinir.
Yani gerçekten soğuk bir malzeme ile başlarsanız ve yeterince karanlık madde parçacıkları malzemeye çarpar ve etrafında bazı dönüşler yaparsa, manolları gözlemlersiniz. Deneyin hassasiyeti ve etkileşimlerin doğası nedeniyle, bu kurulum hafif bir karanlık madde parçacığını algılayabilir.
Yani, eğer varsa.
Paul M. Sutter astrofizikçi Ohio Eyalet Üniversitesi, birşeyin sahibi Bir Uzay Adamına Sorun ve Uzay Radyove yazarı Evrendeki Yeriniz.
