Karanlık madde hakkında cevaplanmamış en büyük 11 soru

Karanlık Madde Ağı

   1930'larda, Fritz Zwicky adlı İsviçreli bir gökbilimci, uzak bir kümedeki galaksilerin, sahip oldukları görünür kütle miktarından çok daha hızlı bir şekilde birbirlerinin yörüngesinde döndüklerini fark etti. Karanlık madde adını verdiği görünmeyen bir maddenin bu galaksileri yerçekimiyle çekiyor olabileceğini öne sürdü.

   O zamandan beri, araştırmacılar bu gizemli malzemenin tüm evrende bulunabileceğini ve yıldızlar ve insanlar gibi sıradan şeyleri oluşturan normal maddeden altı kat daha bol olduğunu doğruladılar. Yine de, evrendeki karanlık maddeyi görmelerine rağmen, bilim adamları çoğunlukla hala kafalarını kaşıyorlar. İşte karanlık madde hakkında cevaplanmamış en büyük 11 soru.

Karanlık madde nedir?

   Birincisi ve belki de en kafa karıştırıcı şekilde, araştırmacılar tam olarak karanlık maddenin ne olduğundan emin değiller. Başlangıçta, bazı bilim adamları evrendeki kayıp kütlenin küçük sönük yıldızlardan ve kara deliklerden oluştuğunu varsaydılar, ancak ayrıntılı gözlemler bu tür nesnelerin karanlık maddenin etkisini açıklamaya yetecek kadar ortaya çıkmasına neden olmadı. Energy'nin Fermilab'ı daha önce Live Science için yazmıştı. Lincoln'ün yazdığı gibi, bir protondan 10 ila 100 kat daha ağır olması dışında, bir tür nötron gibi davranan, Zayıf Etkileşen Büyük Parçacık veya WIMP adı verilen, karanlık madde mantosunun şu andaki önde gelen yarışmacısı varsayımsal bir parçacıktır. Yine de, bu varsayım yalnızca daha fazla soruya yol açtı - örneğin ...

Karanlık maddeyi tespit edebilir miyiz?

   Karanlık madde WIMP'lerden yapılmışsa, her tarafımızda olmalı, görünmez ve zar zor algılanabilir olmalıdır. Öyleyse neden henüz bulamadık? Sıradan maddeyle çok fazla etkileşimde bulunmasalar da, karanlık madde parçacığının uzayda dolaşırken proton veya elektron gibi normal bir parçacığa çarpma ihtimali her zaman vardır. Bu nedenle araştırmacılar, karanlık madde-parçacık çarpışmasını taklit edebilecek parazit radyasyondan korundukları yerin derinliklerinde çok sayıda sıradan parçacığı incelemek için deneyler üzerine deneyler yaptılar. Sorun? Yıllarca süren araştırmalardan sonra, bu dedektörlerden hiçbiri güvenilir bir keşif yapmadı. Bu yılın başlarında, Çin PandaX deneyi en son WIMP tespit edilmediğini bildirdi. Görünüşe göre karanlık madde parçacıkları WIMP'lerden çok daha küçüktür, o sırada Live Science'a söyledi .

Karanlık madde birden fazla partikülden mi oluşur?

    Sıradan madde, protonlar ve elektronlar gibi günlük parçacıkların yanı sıra nötrinolar, müonlar ve piyonlar gibi daha egzotik parçacıklardan oluşan bir hayvanat bahçesinden oluşur. Bu nedenle, bazı araştırmacılar, evrendeki maddenin yüzde 85'ini oluşturan karanlık maddenin de bu kadar karmaşık olup olmayacağını merak ettiler. Harvard Üniversitesi'nden fizikçi Andrey Katz, Live Science'ın kardeş sitesi Space.com'a "Evrendeki tüm karanlık maddenin tek bir tür parçacıktan oluştuğunu varsaymak için iyi bir neden yok" dedi . Katz, karanlık protonların karanlık atomlar oluşturmak için karanlık elektronlarla birleşerek, görünür dünyada bulunanlar kadar çeşitli ve ilginç konfigürasyonlar oluşturabileceğini söyledi. Bu tür öneriler fizik laboratuarlarında giderek daha fazla hayal edilirken, bunları doğrulamanın veya inkar etmenin bir yolunu bulmak şimdiye kadar bilim adamlarından kaçtı.Garip Kuarklar ve Müonlar, Aman Tanrım! Doğanın En Küçük Parçacıkları Kesildi 

Karanlık güçler var mı?

    Ek karanlık madde parçacıklarının yanı sıra, karanlık maddenin normal madde tarafından hissedilenlere benzer kuvvetleri deneyimleme olasılığı vardır. Bazı araştırmacılar, elektromanyetik kuvveti ortaya çıkaran normal parçacıklar arasında değiş tokuş edilen fotonlar gibi, yalnızca karanlık madde parçacıkları tarafından hissedilmeleri dışında "karanlık fotonlar" aradılar. İtalya'daki fizikçiler, Live Science'ın daha önce bildirdiği gibi , pozitron olarak bilinen bir elektron demetini ve onların karşıt parçacıklarını bir elmasa parçalamak için vites yükseltiyorlar . Eğer koyu foton  mevcut olamayacağı, elektron-pozitron çiftleri imha olabilir ve potansiyel evrenin yepyeni bir sektör açılması, tuhaf bir güç taşıyıcı parçacıkların bir üretir.

Karanlık madde eksenlerden yapılabilir mi?

   Fizikçiler WIMP'lere olan sevgisinden giderek daha fazla uzaklaştıkça, diğer karanlık madde parçacıkları da ilgi görmeye başlıyor. Önde gelen değiştirmelerden biri, eksen olarak bilinen varsayımsal bir parçacıktır ve son derece hafif, belki de bir protondan daha az kütleye sahip 31. güce yükseltilmiş 10 kadar az olabilir. Eksenler şu anda birkaç deneyde aranmaktadır. Son bilgisayar simülasyonları, bu eksenlerin, Live Science'ın daha önce bildirdiği gibi, hızlı radyo patlamaları olarak bilinen gizemli fenomenlere oldukça benzeyen saptanabilir radyasyon üretebilecek yıldız benzeri nesneler oluşturma olasılığını artırdı .

Karanlık maddenin özellikleri nelerdir?

   Gökbilimciler, karanlık maddeyi sıradan maddeyle olan yerçekimsel etkileşimleri yoluyla keşfettiler ve bunun, onun evrendeki varlığını duyurmanın ana yolu olduğunu öne sürdüler. Ancak karanlık maddenin gerçek doğasını anlamaya çalışırken, araştırmacıların devam edecek çok az şeyi var. Bazı teorilere göre, karanlık madde parçacıkları kendi antiparçacıkları olmalıdır, yani iki karanlık madde parçacığı karşılaştıklarında birbirleriyle yok olurlar. Uluslararası Uzay İstasyonundaki Alfa Manyetik Spektrometre (AMS) deneyi, 2011'den beri bu yok oluşun belirleyici işaretlerini arıyor ve şimdiden yüz binlerce olayı tespit etti. Bilim adamları, bunların karanlık maddeden gelip gelmediğinden hala emin değiller ve sinyal, karanlık maddenin tam olarak ne olduğunu tespit etmelerine henüz yardımcı olmadı.

Her galakside karanlık madde var mı?

   Sıradan maddeden çok ağır bastığı için, karanlık maddenin genellikle galaksiler ve galaktik kümeler gibi büyük yapıları düzenleyen kontrol gücü olduğu söylenir. Bu nedenle, bu yılın başlarında gökbilimcilerin neredeyse hiç karanlık madde içermeyen NGC 1052-DF2 adında bir galaksi bulduklarını açıklamaları garipti. Yale Üniversitesi'nden Pieter van Dokkum, o sırada Space.com'a "Karanlık madde görünüşe göre bir galaksi oluşturmak için bir gereklilik değil" dedi . Ancak, yaz boyunca, ayrı bir takım van Dokkum ekibi onun görünür madde ilk bulgulara göre çok sönük ve daha hafif olduğunu, yani galaksiye mesafeyi mismeasured etmişti ve öne süren bir analiz yayınlanmıştır olduğunu daha kendi kütlesinin karanlık madde olduğunu olandan önceden önerildi.

DAMA / LIBRA sonuçlarına ne oldu?

   Parçacık fiziğinde uzun süredir devam eden bir gizem, DAMA / LIBRA olarak bilinen bir Avrupa deneyinin şaşırtıcı sonuçlarıdır. İtalya'daki Gran Sasso dağının altındaki bir yeraltı madeninde bulunan bu dedektör, karanlık madde parçacıklarında periyodik bir salınım arıyor. Bu salınım, Dünya'nın güneş etrafındaki yörüngesinde hareket ederken, güneş sistemimizi çevreleyen galaktik karanlık madde akışı boyunca uçarken ortaya çıkmalıdır, buna bazen karanlık madde rüzgarı da denir. 1997'den beri, DAMA / LIBRA tam olarak bu sinyali gördüğünü iddia etti , ancak başka hiçbir deney böyle bir şey görmedi.  

Karanlık maddenin elektrik yükü olabilir mi?

   Zamanın başlangıcından gelen bir sinyal, bazı fizikçilerin karanlık maddenin bir elektrik yüküne sahip olabileceğini önermesine yol açtı. 21 santimetre dalga boyuna sahip radyasyon, Büyük Patlama'dan sadece 180 milyon yıl sonra, evrenin bebeklik döneminde yıldızlar tarafından yayıldı. Daha sonra aynı anda bulunan soğuk hidrojen tarafından emildi. Bu radyasyon bu yılın Şubat ayında tespit edildiğinde, imzası hidrojenin bilim adamlarının tahmin ettiğinden çok daha soğuk olduğunu gösterdi. Harvard Üniversitesi'nden astrofizikçi Julian Muñoz, o zamanlar Live Science'a verdiği demeçte , elektrik yüklü karanlık maddenin, limonata içinde yüzen buz küpleri gibi, her yeri kaplayan hidrojenden ısıyı uzaklaştırmış olabileceğini varsaydı. Ancak varsayım henüz doğrulanmadı.

Sıradan parçacıklar karanlık maddeye dönüşebilir mi?

   Nötronlar, sınırlı bir ömre sahip normal madde parçacıklarıdır. Yaklaşık 14.5 dakika sonra, bir atomdan bağımsız bir nötron bozunarak bir protona, bir elektrona ve bir nötrinoya dönüşür. Ancak Physical Review Letters dergisindeTemmuz ayında yapılan bir çalışmada alıntılanan deneylere göre, iki farklı deney düzeneği bu bozulma için biraz farklı yaşam süreleri veriyor ve aralarında yaklaşık 9 saniye tutarsızlık var.. Bu yılın başlarında, fizikçiler, zamanın yüzde 1'inde bazı nötronların karanlık madde parçacıklarına dönüşmesi durumunda bu anormalliğin nedenini açıklayabileceğini öne sürdüler. New Mexico'daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'ndan Christopher Morris ve ekibi, nötronları karanlık madde olabilecek ancak hiçbir şey tespit edemeyen bir sinyal için izledi. Çalışmaya göre, diğer bozunma senaryolarının hala mümkün olabileceğini öne sürdüler.

Karanlık madde gerçekten var mı?

   Bilim adamlarının karanlık maddeyi tespit etmeye ve açıklamaya çalışırken karşılaştıkları zorluklar göz önüne alındığında, mantıklı bir soru soran kişi, bunların tamamen yanlış mı gittiğini merak edebilir. Uzun yıllar boyunca, fizikçilerin sesli bir azınlığı, belki de yerçekimi teorilerimizin basitçe yanlış olduğu ve temel kuvvetin büyük ölçeklerde beklediğimizden farklı çalıştığı fikrini öne sürdüler. Çoğunlukla "değiştirilmiş Newton dinamikleri" veya MOND modelleri olarak bilinen bu öneriler, karanlık madde olmadığını ve yıldızların ve galaksilerin birbirlerinin etrafında döndükleri görülen ultra hızlı hızların, şaşırtıcı şekillerde davranan yerçekiminin bir sonucu olduğunu varsayar. Fizikçi Don Lincoln, Live Science için bir açıklayıcıda "Karanlık madde hala doğrulanmamış bir model" diye yazmıştı.. Yine de, eleştirmenler, fikirlerinin daha geniş alanını henüz ikna etmediler. Ve son kanıtlar? Aynı zamanda karanlık maddenin gerçek olduğunu da öne sürüyor .