Sorun nedir?

Etrafımız madde ile çevrilidir. Aslında önemliyiz. Evrende tespit ettiğimiz her şey de önemlidir. O kadar temel ki her şeyin maddeden oluştuğunu kabul ediyoruz. Her şeyin temel yapı taşıdır: Dünya üzerindeki yaşam, üzerinde yaşadığımız gezegen, yıldızlar ve galaksiler. Genellikle kütlesi olan ve bir hacim hacmini işgal eden herhangi bir şey olarak tanımlanır.

Maddenin yapı taşlarına "atomlar" ve "moleküller" denir. Onlar da madde. Normal olarak tespit edebildiğimiz maddeye "baryonik" madde denir. Bununla birlikte, doğrudan tespit edilemeyen başka bir madde türü daha vardır. Ama etkisi olabilir. Denir karanlık madde.

Normal maddeyi veya "baryonik maddeyi" incelemek kolaydır. Leptonlar (örneğin elektronlar) ve kuarklar (protonların ve nötronların yapı taşları) olarak adlandırılan atom altı parçacıklara bölünebilir. Bunlar, insanlardan yıldızlara kadar her şeyin bileşenleri olan atomları ve molekülleri oluşturur.

Normal madde aydınlıktır, yani elektromanyetik ve yerçekimi ile diğer maddelerle ve radyasyon. Bir yıldızın parladığını düşündüğümüz gibi mutlaka parlamaz. Başka radyasyon (kızılötesi gibi) verebilir.

Madde tartışıldığında ortaya çıkan bir diğer husus da antimadde denilen şeydir. Bunu normal maddenin (ya da belki de bir ayna imgesinin) tersi olarak düşünün. Bilim adamları hakkında konuşurken sık sık duyuyoruz güç kaynakları olarak madde / anti-madde reaksiyonları. Antimaddenin arkasındaki temel fikir, tüm parçacıkların aynı kütleye, ancak karşıt dönüş ve yüke sahip bir anti-parçacığa sahip olmasıdır. Madde ve antimadde çarpıştığında birbirlerini yok ederler ve saf enerji oluştururlar. Gama ışınları. Enerjinin yaratılması, eğer kullanılsaydı, herhangi bir medeniyet için onu nasıl güvenli bir şekilde yapacağını bulabilecek büyük miktarda güç sağlayacaktır.

Normal maddenin aksine, karanlık madde ışıksız bir malzemedir. Yani, elektromanyetik olarak etkileşmez ve bu nedenle karanlık görünür (yani yansıtmaz veya ışık vermez). Karanlık maddenin kesin doğası iyi bilinmemekle birlikte, diğer kitleler üzerindeki etkisi (galaksiler gibi) tarafından belirtilmiştir. Vera Rubin gibi gökbilimciler ve diğerleri. Bununla birlikte, varlığı normal madde üzerindeki yerçekimi etkisi ile tespit edilebilir. Örneğin, varlığı bir galaksideki yıldızların hareketini kısıtlayabilir.

Şu anda, karanlık maddeyi oluşturan "şeyler" için üç temel olasılık vardır:

• Soğuk karanlık madde (CDM): Soğuk karanlık maddenin temeli olabilecek zayıf etkileşen masif parçacık (WIMP) adı verilen bir aday var. Bununla birlikte, bilim adamları bunun hakkında veya evrenin tarihinde nasıl oluşabileceği hakkında çok şey bilmiyorlar. CDM partikülleri için diğer olasılıklar arasında akslar bulunur, ancak bunlar hiç tespit edilmemiştir. Son olarak, MACHO'lar (MAssive Compact Halo Nesneleri) vardır, Ölçülen karanlık maddenin kütlesini açıklayabilirler. Bu nesneler şunları içerir: Kara delikler, Antik nötron yıldızları ve gezegensel nesneler hepsi aydınlık olmayan (ya da neredeyse öyle) ama yine de önemli miktarda kütle içeriyor. Bunlar karanlık maddeyi rahatlıkla açıklardı, ama bir sorun var. Birçoğu olmalı (bazı galaksilerin yaşı göz önüne alındığında beklenenden daha fazlası) ve dağıtımları inanılmaz derecede olmalı gökbilimcilerin "orada" buldukları karanlık maddeyi açıklamak için evrene yayılmıştı. Yani, soğuk karanlık madde bir "çalışma ilerleme."
• Sıcak karanlık madde (WDM): Bunun steril nötrinolardan oluştuğu düşünülmektedir. Bunlar normal nötrinolara benzeyen parçacıklardır, çünkü çok daha masif oldukları ve zayıf kuvvetle etkileşime girmedikleri için tasarruf ederler. WDM için bir diğer aday gravitino. Bu, süper yerçekimi teorisinde var olacak teorik bir parçacıktır - Genel görelilik ve süpersimetri - kazançlı çekiş. WDM ayrıca karanlık maddeyi açıklamak için çekici bir adaydır, ancak steril nötrinoların veya gravitinoların varlığı en iyi ihtimalle spekülatiftir.
• Sıcak karanlık madde (HDM): Sıcak karanlık madde olarak kabul edilen parçacıklar zaten var. Onlara "nötrino" denir. Seyahat ediyorlar neredeyse ışık hızı ve karanlık maddeyi yansıtacağımız şekilde bir araya getirmeyin. Ayrıca, nötrino'nun neredeyse kütlesiz olduğu göz önüne alındığında, var olduğu bilinen karanlık madde miktarını telafi etmek için inanılmaz miktarda bunlara ihtiyaç duyulacaktır. Bir açıklama, zaten var olduğu bilinenlere benzer, henüz tespit edilmemiş bir nötrino türü veya aroması olduğudur. Bununla birlikte, önemli ölçüde daha büyük bir kütleye (ve belki de daha düşük bir hıza) sahip olacaktır. Ancak bu muhtemelen sıcak karanlık maddeye daha benzer olacaktır.

Madde, evrende etki olmadan tam olarak mevcut değildir ve radyasyon ile madde arasında ilginç bir bağlantı vardır. Bu bağlantı 20. yüzyılın başına kadar iyi anlaşılmamıştır. İşte o zaman Albert Einstein arasındaki bağlantıyı düşünmeye başladı Önemli olmak enerji ve radyasyon. İşte ortaya koyduğu şey: görelilik teorisine göre, kütle ve enerji eşdeğerdir. Yeterli radyasyon (ışık) yeterince yüksek enerjili diğer fotonlarla (ışık "parçacıkları" için başka bir kelime) çarpışırsa, kütle oluşturulabilir. Bu süreç, bilim adamlarının parçacık çarpıştırıcıları olan dev laboratuvarlarda çalıştığı şeydir. Çalışmaları, var olduğu bilinen en küçük parçacıkları arayan maddenin kalbine derinlemesine bakar.

Bu nedenle, radyasyon açıkça madde olarak kabul edilmese de (kütlesi veya hacim işgal etmez, en azından iyi tanımlanmış bir şekilde değil), maddeye bağlıdır. Çünkü radyasyon madde yaratır ve madde radyasyon yaratır (madde ve anti-madde çarpıştığında olduğu gibi).

Madde-radyasyon bağlantısını bir adım daha ileri götüren teorisyenler ayrıca gizemli bir radyasyonun bizim Evren. Denir karanlık enerji. Doğası hiç anlaşılmamıştır. Belki de karanlık madde anlaşıldığında, karanlık enerjinin doğasını da anlamaya başlayacağız.

Düzenleyen ve güncelleyen Carolyn Collins Petersen.