Η σκοτεινή ύλη είναι… fit. Dark matter may be much lighter than thought

Νέα θεωρία υποστηρίζει ότι τα σωματίδια της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης έχουν μικρότερο βάρος από όσο (θεωρητικά) θα πρέπει να έχουν, για αυτό και δεν μπορούμε να τα εντοπίσουμε. University of Southampton researchers have proposed a hypothetical fundamental particle for dark matter (illustrated). It has a mass only about 0.02 per cent that of an electron - making it extremely 'light'. This would make it unable to pass through Earth's atmosphere - so Earth-based detectors would not be able to detect it.

Η σκοτεινή ύλη είναι μια αόρατη κοσμική «ουσία», η βαρύτητα της οποίας πιστεύεται ότι συγκρατεί τους γαλαξίες και τα αντικείμενα του Σύμπαντος στη θέση τους. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των κοσμολόγων το Σύμπαν αποτελείται από τη συμβατική ύλη (την ορατή ύλη) σε ποσοστό μόλις περίπου 5% ενώ η σκοτεινή ύλη υπολογίζεται ότι αντιστοιχεί σε ποσοστό περίπου 27%, με το υπόλοιπο ποσοστό να αντιστοιχεί στην επίσης μυστηριώδη σκοτεινή ενέργεια.

The researchers plan to perform an experiment in space to find out if they can detect dark matter. Maqro (Macroscopic Quantum Resonators) will aim to test the weird behaviour of subatomic particles at a larger scale. A nanoparticle will be suspended in space to see if dark matter alters its position (illustrated).

Ως σήμερα έχει καταστεί αδύνατο να εντοπίσουμε τη σκοτεινή ύλη. Ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον ανέπτυξε μια νέα θεωρία σύμφωνα με την οποία τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης είναι ελαφρύτερα από όσο πιστεύαμε και για αυτό δεν μπορούμε να τα εντοπίσουμε. Οι ερευνητές προτείνουν την ύπαρξη ενός νέου (υποθετικού) σωματιδίου με μάζα μόλις 0,02% της μάζας του ηλεκτρονίου, ρίχνοντας στο τραπέζι την ιδέα ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από αυτό το σούπερ ελαφρύ σωματίδιο. «Η ύπαρξη του σωματιδίου που προτείνουμε ακούγεται ίσως κάπως τρελή αλλά αυτή τη στιγμή δεν υπάρχουν καταγεγραμμένα δεδομένα, παρατηρήσεις ή κάποια άλλη απτή απόδειξη που να αποκλείει την ύπαρξή του» αναφέρει ο καθηγητής Τζέιμς Μπέιτμαν, μέλος της ερευνητικής ομάδας, η θεωρία της οποίας δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Scientific Reports». Οι ερευνητές ευελπιστούν ότι η θεωρία τους θα τύχει αποδοχής από την επιστημονική κοινότητα σε βαθμό τέτοιο ώστε να οργανωθεί μια προσπάθεια εντοπισμού του σωματιδίου που προτείνουν.

Αόρατη

Οι επιστήμονες αναζητούν εναγωνίως στοιχεία που θα αποκαλύψουν τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη του Σύμπαντος. Scientists have been struggling to locate dark matter for years. Image Credit: NASA / Victor Bertol

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται από τη δεκαετία του 1930, όταν οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετές για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών. Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται. Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι' αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Προσπάθεια εντοπισμού στα έγκατα της Γης

The Large Underground Xenon (LUX) experiment, the world's most advanced test to find this elusive material.

Μια γιγάντια δεξαμενή κατεψυγμένου αερίου, κρυμμένη σε βάθος ενάμισι χιλιομέτρου μέσα σε ένα εγκαταλελειμμένο χρυσωρυχείο στη Νότια Ντακότα στις ΗΠΑ, συγκεντρώνει τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον των επιστημόνων που αναζητούν τη σκοτεινή ύλη. Τα πρώτα πειράματα που έγιναν εκεί δεν κατάφεραν να εντοπίσουν την παρουσία ή έστω τα ίχνη της, αλλά τους τελευταίους μήνες βρίσκεται σε εξέλιξη ένα νέο πείραμα που είναι και το πιο φιλόδοξο από όσα έχουν γίνει μέχρι σήμερα σε ό,τι αφορά την αναζήτηση της σκοτεινής ύλης. Ο Μεγάλος Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου (ή LUX) είναι ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης και σχεδιάστηκε για την αναζήτηση υποθετικών σωματιδίων που ονομάζονται WIMP (ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια μεγάλης μάζας, σε ελεύθερη απόδοση), από τα οποία ενδέχεται να αποτελείται η λεγόμενη σκοτεινή ύλη.

Ο σκοτεινός δακτύλιος

Ένας δακτύλιος σκοτεινής ύλης είναι πιθανό να περιβάλλει τον πλανήτη μας. A number of GPS satellites have revealed that a halo of dark matter may be surrounding Earth, causing our planet to be heavier than first believed. Dark matter is considered crucial to theories explaining how the universe is expanding and how galaxies interact.

Αμερικανός επιστήμονας υποστηρίζει ότι τη Γη περιβάλλει ένας δακτύλιος σκοτεινής ύλης η παρουσία του οποίου προσθέτει... κιλά στην κοσμική ζυγαριά και αυξάνει το βάρος του πλανήτη μας. Ο Μπεν Χάρις, καθηγητής του Πανεπιστημίου του Τέξας, μελέτησε δεδομένα που έχουν συλλέξει δορυφόροι καταγραφής και εντοπισμού στίγματος (GPS). Αυτοί οι δορυφόροι αποτελούν πηγές καταγραφής των βαρυτικών δυνάμεων και βαρυτικών αλληλεπιδράσεων της Γης. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται ανάμεσα στα άλλα και για τον υπολογισμό της μάζας του πλανήτη μας.

Ο Χάρις υπολόγισε ότι η Γη είναι 0,005%-0,008% βαρύτερη από όσο αναφέρει η επίσημη τιμή που έχει καθιερώσει η Διεθνής Αστρονομική Ένωση. Σύμφωνα με τη ΔΑΕ το βάρος της Γης είναι 5,972,000,000,000,000,000,000,000 κιλά. Ο καθηγητής εκτιμά ότι η διαφορά αυτή στο βάρος είναι συμβατή με την παρουσία ενός δακτυλίου σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τον ισημερινό του πλανήτη μας. Ο δακτύλιος αυτός, σύμφωνα με τον Χάρις, έχει διάμετρο 70 χιλιάδες χλμ., πάχος 191 χλμ. και επηρεάζοντας τη βαρύτητα της Γης επηρεάζει και τη μάζα της.