31 Οκτωβρίου: Ημέρα Σκοτεινής Ύλης. Happy Dark Matter Day

Is our universe haunted? It might look that way on this dark matter map. The gravity of unseen dark matter is the leading explanation for why galaxies rotate so fast, why galaxies orbit clusters so fast, why gravitational lenses so strongly deflect light, and why visible matter is distributed as it is both in the local universe and on the cosmic microwave background. The featured image from the American Museum of Natural History’s Hayden Planetarium Space Show Dark Universe highlights one example of how pervasive dark matter might haunt our universe. In this frame from a detailed computer simulation, complex filaments of dark matter, shown in black, are strewn about the universe like spider webs, while the relatively rare clumps of familiar baryonic matter are colored orange. These simulations are good statistical matches to astronomical observations. In what is perhaps a scarier turn of events, dark matter -- although quite strange and in an unknown form -- is no longer thought to be the strangest source of gravity in the universe. That honor now falls to dark energy, a more uniform source of repulsive gravity that seems to now dominate the expansion of the entire universe. Illustration Credit & Copyright Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Είναι γνωστό πως μόνο το 5% της ύλης-ενέργειας του σύμπαντος αποτελείται από την συνηθισμένη γνωστή ύλη – την ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι και αντιλαμβανόμαστε γύρω μας. Το υπόλοιπο 95% μας είναι εντελώς άγνωστο και «σκοτεινό». Αποδεικνύεται πως το 27% του σύμπαντος συνίσταται από την αποκαλούμενη σκοτεινή ύλη και το 68% από την σκοτεινή ενέργεια.

Η σκοτεινή ύλη υπολογίζεται πως είναι 5 φορές περισσότερη από την γνωστή ύλη, αυτή τη στιγμή ενδέχεται να σας περιβάλει και να περνάει από μέσα σας χωρίς να το αντιλαμβάνεστε.

Οι φυσικοί που συμμετέχουν στις έρευνες για να εξιχνιάσουν τα μυστήρια της σκοτεινής ύλης καθιέρωσαν την 31 Οκτωβρίου (και ημέρα που γιορτάζεται το Halloween), ως παγκόσμια Ημέρα Σκοτεινής Ύλης (Dark Matter Day), πραγματοποιώντας ανοιχτές εκδηλώσεις σε όλο τον κόσμο με θέμα το κυνήγι της αόρατης «σκοτεινής ύλης» του σύμπαντος.

Οι εκδηλώσεις της ημέρας αυτής περιλαμβάνουν εκλαϊκευμένες διαλέξεις για την σκοτεινή ύλη και τα πειράματα που προσπαθούν να την ανιχνεύσουν, ερωτήσεις και απαντήσεις από εξειδικευμένους επιστήμονες, προβολές σχετικών ταινιών κ.λ.π. Σκοπός της Dark Matter Day είναι να ενημερωθεί το κοινό για την έρευνα σχετικά με την σκοτεινή ύλη, να προσελκύσει περισσότερες πνευματικές δυνάμεις και επιστημονικούς πόρους προς τα μυστήρια της σκοτεινής ύλης, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεωρητικές ιδέες και ανακαλύψεις.

Η Dark Matter Day σχεδιάστηκε από μια ομάδα επιστημόνων που εκπροσωπούν εργαστήρια σωματιδιακής φυσικής ανά τον κόσμο. Δημιούργησαν την ιστοσελίδα www.darkmatterday.com απ΄ όπου μπορείτε να πάρετε όποια πληροφορία θέλετε σχετικά με τις εκδηλώσεις της Ημέρας Σκοτεινής Ύλης. Δείτε επίσης κι ΕΔΩ: www.interactions.org.

Λόγω της ημέρας λοιπόν, ας θυμηθούμε μερικούς προβληματισμούς σχετικά με την σκοτεινή ύλη:

Αφού δεν την βλέπουμε και δεν την αισθανόμαστε πως ξέρουμε ότι υπάρχει;

A simulation of the large-scale structure of the Universe that shows density filaments in blue and places of galaxy formation in yellow. (Image: Zarija Lukic/Berkeley Lab)

Υπάρχουν ατράνταχτα αστρονομικά δεδομένα που αποδεικνύουν την αναγκαιότητα ύπαρξής της. Αν δεν υπήρχε αυτό που ονομάζουμε σκοτεινή ύλη τότε οι περιστρεφόμενοι γαλαξίες θα είχαν διαλυθεί. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ένας γαλαξίας τόσο περισσότερη μάζα χρειάζεται για να συγκρατεί βαρυτικά τα άστρα που περιέχει. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η γνωστή ορατή ύλη δεν επαρκεί για να συγκρατήσει βαρυτικά το περιεχόμενο των περιστρεφόμενων γαλαξιών. Για να εξηγηθεί η σταθερότητα αυτών των γαλαξιών εισήχθη η έννοια της σκοτεινής ύλης. Και ονομάστηκε έτσι διότι δεν την βλέπουμε, αφού δεν εκπέμπει ούτε ανακλά το φως. Φυσικά, υπάρχουν κι άλλα αστρονομικά φαινόμενα που χωρίς την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είναι αδύνατον να κατανοηθούν, όπως το φαινόμενο των βαρυτικών φακών ή τα εντυπωσιακά αποτελέσματα των συγκρούσεων σμηνών γαλαξιών.

Τι γνωρίζουμε για την σκοτεινή ύλη;

Το μόνο σίγουρο είναι πως έχει μάζα και γι αυτό ονομάζεται «ύλη». Ο μόνος γνωστός τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρά με την γνωστή ύλη (και τον εαυτό της) είναι η βαρύτητα. Δεν αλληλεπιδρά ηλεκτρομαγνητικά, οπότε δεν μπορούμε να τη δούμε ή να την αγγίξουμε – και γι αυτό αποκαλείται «σκοτεινή».

Μπορούμε να ανιχνεύσουμε την σκοτεινή ύλη στα επίγεια εργαστήρια;

Eighty-five percent of the matter in our universe is dark matter. We don’t know what dark matter is made of, and we’ve yet to directly observe it, but scientists theorize that we may actually be able to create it in the Large Hadron Collider, the most powerful particle collider in the world. So how would that work? CERN scientist Rolf Landua explains how to discover a new particle. Lesson by Rolf Landua, directed by Lazy Chief.

Υπάρχουν αρκετές ιδέες για το ζήτημα αυτό. Η απλούστερη ιδέα είναι να υποθέσουμε πως η σκοτεινή ύλη αποτελείται από σωματίδια που αλληλεπιδρούν με εξαιρετικά ασθενή τρόπο με την κανονική ύλη. Τα σωματίδια αυτά ονομάζονται WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) και θα μπορούσαν ίσως να αλληλεπιδρούν με κάποια νέα υποθετική δύναμη, πέρα από τις 4 γνωστές – βαρυτική, ηλεκτρομαγνητική, ασθενή και ισχυρή πυρηνική. Χωρίς να γνωρίζουν πως ακριβώς αλληλεπιδρούν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης με την κανονική ύλη, οι φυσικοί κάνοντας εύλογες υποθέσεις, σχεδίασαν πειράματα που φιλοδοξούν να αποδείξουν την ύπαρξη των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης που κυκλοφορούν γύρω μας.

Πηγές: CERN - https://apod.nasa.gov/apod/ap171031.html - physicsgg