În astronomie și cosmologie, materia întunecată este în
prezent un tip necunoscut de materie despre care se consideră că ar conține o
mare parte din masa totală a universului. Materia întunecată nu emite și nici
nu absoarbe lumina sau radiațiile electromagnetice sau de altă natură, și deci
nu poate fi observată direct cu telescoapele. Se estimează că materia
întunecată constituie 83% din materia din univers și 23% din masa-energia sa.
Existența ei încă nu a putut fi dovedită pe cale experimentală din cauză că ea
nu emite radiații.
Pentru completitudine, conform teoriilor actuale (2010)
restul materiei universului este format din:
energie întunecată: circa 73%[3] din totalul de masă-energie
al universului; aceasta este tot o substanță, o materie, foarte puțin
cunoscută, doar că numele ei de „energie” este impropriu;
barioni: circa 5 % - aceștia constituie lumea materială
obișnuită pe care o percepem direct, inclusiv stelele, planetele, galaxiile
etc.
neutrini: circa 0,1 %;
radiația de fond: echivalează cu circa 0,01 % din materia
universului.
Teorii și deducții științifice despre materia întunecată
Există dovezi teoretice (stabilite de către cercetătorii
Universității din Pittsburg, Pennsylvania, SUA, bazate pe radiația de fond -
radiația reziduală de la explozia inițială Big Bang) despre existența materiei
întunecate și a energiei întunecate, nedetectate încă. Astfel, s-a constatat că
fotonii din radiația de fond sunt încetiniți la trecerea lor printre galaxii
mai mult decât se calculase inițial, întârzierea datorându-se trecerii prin
materie întunecată. Prezența materiei întunecate mai este dedusă și indirect
din mișcarea obiectelor astronomice, în special a stelelor, galaxiilor și
roiurilor de galaxii ("superclustere") (conform lucrărilor lui Martin
White).De asemenea există teorii, bazate pe certitudinea prezenței „găurilor
negre”, prin care se demonstrează existența materiei întunecate care este
responsabilă de expansiunea accelerată a universului. Pentru prima oară, în
vremurile noastre, s-a observat o gaură neagră care a fost surprinsă aruncând
jeturi de energie, deși se știa că găurile negre doar aspiră, și nu refulează
materia.
Alte teorii ale existenței materiei întunecate se bazează pe
abaterile gravitaționale ce s-au detectat cu privire la mișcarea galaxiilor și
roiurilor de galaxii în univers, abateri altfel inexplicabile.
Universul se află într-o permanentă expansiune care are loc
cu o viteză mai mare decât s-au așteptat cercetătorii spațiului cosmic; această
viteză este imprimată de o curioasă forță numită „de chintesență” și generată
de vidul cosmic. Vidul cosmic, departe de a fi gol, constituie sediul unor
nebănuite energii. În univers, în jurul găurilor negre se îngrămădește
așa-numita materie întunecată, care este până acum indetectabilă, deși constituie
21 % din materia cosmică.
La începutul anului 2007 astronomii au întocmit o hartă
tridimensională a materiei întunecate pe care sunt indicate și stelele și
galaxiile. Studiul, publicat în revista Nature, aduce cele mai importante
dovezi de până acum că răspândirea galaxiilor corespunde în bună măsură cu
distribuția materiei întunecate. Explicația constă în faptul că materia
întunecată atrage materia obișnuită (galaxii, stele, planete, gaze, radiații,
în total 5 % din materia universului) prin intermediul câmpului gravitațional.
Particulele constitutive ale materiei întunecate nu pot fi
nici protoni, nici neutroni, nici electroni și nici neutrinii obișnuiți;
cosmologii, care până acum nu le-au detectat experimental, le numesc de exemplu
axioni și neutrini sterili. Câteva date sumare despre neutrini ne pot pregăti
pentru ce ar putea fi materia întunecată. Neutrinul este o particulă elementară
stabilă și foarte ușoară, nu are sarcină electrică (deci este neutră din punct
de vedere electric) și are masa de cel puțin zece mii de ori mai mică decât
aceea a electronului. Existența neutrinilor a fost dovedită teoretic în anul
1936, ei constituind explicația abaterii de la legile de conservare a energiei;
experimental ea a fost pusă în evidență în anul 1954, când au fost detectați
primii neutrini.
Cercetări experimentale pentru crearea de noi particule
elementare
Se fac experimente cu acceleratoare gigantice, ca de exemplu
noul accelerator LHC al Centrului European de Cercetare Nucleară CERN de la
Geneva, Elveția, și cu programe de cercetări în care sunt angrenate forțe
științifice numeroase și deosebit de puternice, care constau în încercarea de a
crea două fascicole de protoni care să se intersecteze și astfel să se
bombardeze reciproc. La LHC se utilizează energii de ordinul a 12 gigajouli și
de mii de miliarde de electroni-volți. Se așteaptă ca încă în 2009 să se creeze
în laborator condițiile existente în perioada foarte timpurie a Big-Bangului.
În cursul acestor experimentări se speră să se descopere noi particule
elementare precum și mecanismele petrecute imediat după nașterea Universului,
cu scopul creării unor teorii plauzibile ale formării universului, și ale
existenței și compoziției materiei întunecate și a energiei întunecate. Pe
lângă acceleratorul propriu-zis experimentele folosesc numeroase alte
dispozitive speciale, calculatoare gigantice și instrumentar de laborator
special. Acestea se află în subteran, în medie la circa 100 metri adâncime,
într-un tunel circular de 27 km lungime, construit în 2006 în apropiere de
orașul Geneva. La Torino, aflat la o distanță de circa 700 km de Geneva, s-au
construit instalații adecvate de recepționare a fasciculelor de neutrini
lansate de la CERN.
Există deja fotograme înregistrate pe discuri dure conținând
imagini de la bombardamente de particule efectuate la energii enorme; tipărite
pe hârtie și stivuite unele peste altele ele ar atinge înălțimea Turnului
Eiffel. În aceste fotograme apar extrem de rar și fenomene care se abat de la
fenomenele fizice deja cunoscute. Aceste „anomalii” sunt studiate în mod
intensiv pentru a se descoperi mecanismele ce s-au manifestat în Universul
timpuriu, la începuturile sale, imediat după Big Bang.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu