Kaj je narobe?

Obkroženi smo z materijo. V bistvu smo pomembni. Vse, kar zaznamo v vesolju, je tudi materija. To je tako temeljno, da preprosto sprejmemo, da je vse sestavljeno iz materije. Je temeljni gradnik vsega: življenja na Zemlji, planeta, na katerem živimo, zvezde in galaksije. Običajno je opredeljen kot vse, kar ima maso in zaseda prostornino.

Gradniki snovi se imenujejo "atomi" in "molekule". Tudi oni so stvar. Materija, ki jo lahko običajno zaznamo, se imenuje "barionska" materija. Vendar pa obstaja še ena vrsta zadeve, ki je ni mogoče neposredno zaznati. Toda njen vpliv lahko. To se imenuje temna snov.

Preprosto preučujemo normalno snov ali "barionsko materijo". Lahko se razgradi na subatomske delce, ki jih imenujemo leptoni (na primer elektroni) in kvarke (gradniki protonov in nevtronov). To so sestavljeni iz atomov in molekul, ki so sestavni deli vsega, od ljudi do zvezd.

Normalna materija je svetlobna, to je, da z drugimi snovmi in z njimi deluje elektromagnetno in gravitacijsko sevanje. Ni nujno, da sveti, kot si mislimo, da zvezda sveti. Lahko oddaja druga sevanja (na primer infrardeče).

Drugi vidik, ki se pojavi pri razpravi o materi, je nekaj, kar imenujemo antimaterija. Mislite na to kot na obratno stran normalne materije (ali morda zrcalne slike). O tem pogosto slišimo, ko o tem govorijo znanstveniki reakcije snovi / snovi, ki so vir energije. Osnovna ideja antimaterije je, da imajo vsi delci anti-delce, ki imajo enako maso, vendar nasprotno zavrtje in naboj. Ko se zadeva in antimaterija trčita, se uničujeta in ustvarjata čisto energijo v obliki gama žarki. Če bi bilo mogoče izkoristiti energijo, bi lahko civilizaciji zagotovili ogromno moči, ki bi lahko ugotovila, kako to storiti varno.

V nasprotju z normalno snovjo je temna snov ne-svetlobna. Se pravi, da ne deluje elektromagnetno in je zato videti temno (tj. Ne bo odsevalo ali oddajalo svetlobe). Natančna narava temne snovi ni dobro znana, čeprav je njen vpliv na druge mase (na primer galaksije) opazil astronomi, kot je dr. Vera Rubin in drugi. Vendar lahko njegovo prisotnost zaznamo z gravitacijskim vplivom, ki ga ima na normalno snov. Na primer, njegova prisotnost lahko na primer omeji gibanje zvezd v galaksiji.

Trenutno obstajajo tri osnovne možnosti za "stvari", ki sestavljajo temno snov:

• Hladna temna snov (CDM): Obstaja en kandidat, imenovan šibko delujoči masivni delci (WIMP), ki bi lahko bil podlaga za hladno temno snov. Vendar znanstveniki o tem ne vedo veliko ali kako bi lahko nastalo že zgodaj v zgodovini vesolja. Druge možnosti za delce CDM vključujejo aksione, vendar jih nikoli niso odkrili. Končno obstajajo MACHO (MAssive Compact Halo Objects), ki bi lahko razložili izmerjeno maso temne snovi. Ti predmeti vključujejo črne luknje, starodavno nevtronske zvezde in planetarni predmeti ki so vse ne svetleče (ali skoraj tako), vendar vsebujejo veliko količino mase. Temu bi priročno razložili temno snov, vendar obstaja težava. Veliko bi jih moralo biti (več kot bi bilo pričakovati glede na starost določenih galaksij) in njihova porazdelitev bi morala biti neverjetna se razširijo po vesolju, da bi razložili temno snov, ki so jo astronomi našli "tam zunaj." Torej hladna temna snov ostaja "delo v napredek. "
• Topla temna snov (WDM): Menijo, da je to sestavljen iz sterilnih nevtrinov. To so delci, ki so podobni običajnim nevtrinom, razen dejstva, da so veliko bolj masivni in ne delujejo med šibko silo. Drug kandidat za WDM je gravitino. To je teoretični delček, ki bi obstajal, če bi teorija supergravitacije - mešanje splošna relativnost in supersimetrija - pridobivanje vleke. WDM je tudi privlačen kandidat za razlago temne snovi, vendar pa obstoj sterilnih nevtrinov ali gravitinov v najboljšem primeru špekulira.
• Vroča temna snov (HDM): Delci, za katere velja, da so vroča temna snov, že obstajajo. Imenujejo jih "nevtrini". Potujejo na skoraj hitrost svetlobe in ne »združujte se« na način, ki bi predvidel temno snov. Glede na to, da je nevtrino skoraj množično, bi jih potrebovali neverjetno količino, da bi sestavili količino temne snovi, za katero je znano, da obstaja. Ena od razlag je, da obstaja še neodkrita vrsta ali okus nevtrina, ki bi bil podoben tistim, ki že obstajajo. Vendar bi imel bistveno večjo maso (in s tem morda počasnejšo hitrost). A to bi bilo verjetno bolj podobno topli temni snovi.

Materija ravno ne obstaja brez vpliva v vesolju in obstaja radovedna povezava med sevanjem in materijo. Ta povezava je bila do začetka 20. stoletja premalo razumljena. Takrat je Albert Einstein začel razmišljati o povezavi med zadeva ter energija in sevanje. Evo, kaj si je omislil: po njegovi teoriji relativnosti sta masa in energija enakovredni. Če dovolj sevanja (svetlobe) trči v druge fotone (druga beseda za svetlobne "delce") dovolj visoke energije, lahko nastane masa. Ta postopek znanstveniki preučujejo v orjaških laboratorijih z trkalci delcev. Njihovo delo se poglobi globoko v osrčje materije in išče najmanjše delce, za katere je znano, da obstajajo.

Torej, čeprav sevanje izrecno ne velja za snov (nima mase ali ne zaseda volumna, vsaj ne na dobro opredeljen način), je povezano s materijo. To je zato, ker sevanje ustvarja materijo in materija ustvarja sevanje (kot takrat, ko se zadeva in materija trčita).

Če stopimo še korak dlje med povezavo snov in sevanje, teoretiki predlagajo tudi, da pri nas obstaja skrivnostno sevanje vesolje. To se imenuje temna energija. Njegova narava sploh ni razumljena. Morda bomo, ko bomo razumeli temno snov, razumeli tudi naravo temne energije.

Uredil in posodobil Carolyn Collins Petersen.