"ΣΗΜΑ" ΤΗΣ ΣΚΟΤΕΙΝΗΣ ΥΛΗΣ; (DARK MATTER - DARK ENETGY)

            
                                Συνηθισμένη ύλη: 4%  , Σκοτεινή ύλη και Ενέργεια: 96%

              http://www.astrosociety.org/education/publications/tnl/72/images/darkMatterPie-590.jpg


        Όταν για πρώτη φορά ο Γαλιλαίος (1564-1642) έστρεψε το (δικής του κατασκευής) τηλεσκόπιο  στον Ουρανό  ανακαλύπτοντας έτσι  4 από τους δορυφόρους του Δία, την Ιώ, την Ευρώπη, το Γανυμήδη και την Καλυστώ  , αυτό ήταν το πρώτο "σοκ" για την ανθρωπότητα που έχανε την περίοπτη θέση της στο κέντρο του Σύμπαντος και της Δημιουργίας. Σήμερα το σοκ είναι ακόμη μεγαλύτερο όταν αντιλαμβανόμαστε ότι (ενδεχομένως  και με την προϋπόθεση ότι υπάρχει η σκοτεινή ύλη και ενέργεια) όχι μόνο δεν είμαστε το κέντρο αλλά ούτε καν είμαστε φτιαγμένοι από το πιο διαδεδομένο υλικό του Σύμπαντος.

                                    http://www.aprender-mat.info/history/photos/Galileo_2.jpeg


      Όμως τι είναι η σκοτεινή ύλη;
      Σύμφωνα λοιπόν με την Βικιπαίδεια:


            " Στην επιστήμη της κοσμολογίας, η σκοτεινή ύλη αναφέρεται σε υποθετικά σωματίδια ύλης, άγνωστης σύνθεσης, τα οποία δεν εκλύουν ούτε αντανακλούν αρκετή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ώστε να μπορούν να γίνουν άμεσα ανιχνεύσιμα. Η ύπαρξή τους μπορεί να διαπιστωθεί από τα βαρυτικά αποτελέσματα σε ορατή ύλη, όπως τα αστέρια και οι γαλαξίες. Η υπόθεση της σκοτεινής ύλης έχει σαν στόχο να εξηγήσει διάφορες αστρονομικές παρατηρήσεις που δεν συμφωνούν με τη θεωρία μας για τη βαρύτητα, όπως ανωμαλίες στην ταχύτητα περιστροφής των αστεριών στις παρυφές των γαλαξιών. Η ταχύτητα αυτή είναι μεγαλύτερη από το αναμενόμενο, πράγμα που εξηγείται είτε με την παραδοχή ότι η θεωρία μας για τη βαρύτητα είναι λάθος (γεγονός όμως για το οποίο υπάρχουν πολλά αντίθετα επιχειρήματα) είτε με τη θεώρηση της ύπαρξης μιας μεγάλης ποσότητας μάζας που, προς το παρόν τουλάχιστον, δεν μπορούμε να δούμε. Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης θα έλυνε ένα πλήθος προβλημάτων συνέπειας στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.
Αν η σκοτεινή ύλη υπάρχει, υπερβαίνει σημαντικά σε μάζα το ορατό μέρος του σύμπαντος. Μόνο το 4% της συνολικής μάζας του σύμπαντος μπορεί να γίνει άμεσα ορατό. Περίπου το 22% υπολογίζεται ότι αποτελείται από σκοτεινή ύλη. Το υπόλοιπο 74% αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια, ένα ακόμα πιο περίεργο στοιχείο, διάσπαρτο στο διάστημα, το οποίο πιθανότατα δεν μπορεί να λογιστεί σαν συνήθη σωματίδια. Ο καθορισμός της φύσης αυτής της χαμένης μάζας είναι ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα της σύγχρονης κοσμολογίας και της φυσικής των σωματιδίων.
Η ιστορία ξεκίνησε το 1933, όταν ο αστρονόμος Fritz Zwicky μελετούσε την κίνηση μακρινών σμηνών γαλαξιών μεγάλης μάζας, συγκεκριμένα το Σμήνος της Κόμης κι αυτό της Παρθένου. Ο Zwicky υπολόγισε τη μάζα του κάθε γαλαξία του σμήνους βασισμένος στη λαμπρότητα του, κι άθροισε όλες τις γαλαξιακές μάζες για να υπολογίσει τη συνολική μάζα του σμήνους. Στη συνέχεια βρήκε ένα δεύτερο υπολογισμό ανεξάρτητο της συνολικής μάζας, που βασίστηκε στη μέτρηση των ατομικών ταχυτήτων των γαλαξιών του σμήνους. Προς μεγάλη του έκπληξη, αυτός ο δεύτερος υπολογισμός δυναμικής μάζας ήταν 400 φορές πιο μεγάλος από τον υπολογισμό που βασιζόταν στο φως των γαλαξιών.
Αν και τα πειραματικά δεδομένα ήταν ήδη σημαντικά την εποχή του Zwicky, μόνο από τη δεκαετία του '70 οι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν συστηματικά αυτή τη διαφορά. Εκείνη την περίοδο η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης άρχισε να λαμβάνεται στα σοβαρά υπ' όψιν. Η ύπαρξη τέτοιας ύλης δεν θα είχε μόνο επιλύσει την έλλειψη μάζας στα σμήνη γαλαξιών, αλλά θα είχε επίσης αποτελέσματα πολύ μεγαλύτερης εμβέλειας σχετικά με την εξέλιξη και τη μοίρα του ίδιου του Σύμπαντος. "

 

      
                                                                Fritz Zwicky (1898-1974)

 

 Κανείς βεβαίως δεν ξέρει τι είναι ακριβώς η σκοτεινή ύλη – οι αστρονόμοι εντοπίζουν απλώς την βαρυτική έλξη της πάνω στην κανονική ύλη. Όμως, πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι είναι κατασκευασμένη από κάποια θεωρητικά σωματίδια, τα λεγόμενα WIMPs, που αλληλεπιδρούν μόνο ασθενώς με την κανονική ύλη. Ως (πιθανό) υποψήφιο σωματίδιο WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) φέρεται το ελαφρύτερο από τα 4 neutralinoς (που προβλέπονται από την υπερσυμμετρία).

  https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjbexhLPxO1F8t5X1Dgsm_Zc_R-q_rD1Xc08kTxRZPN8PJWIJaY8YHxok0-QLIDn4RtW7EHW3ic2T5DQiKI0ct0RCIR_Q45KfFwwTcrYY9G_PIQvQWBAI8b9tqECoD1CeQEuEWpd1jX5g/s1600/Supersymmetry.

                                                         


      Και σκοτεινή ενέργεια;
      Σύμφωνα λοιπόν και πάλι με την Βικιπαίδεια:



Στην επιστήμη της κοσμολογίας, η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα υποθετικό είδος ενέργειας που διατρέχει όλο το διάστημα και έχει δυνατή αρνητική πίεση. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, το αποτέλεσμα μιας τέτοιας αρνητικής πίεσης είναι ποιοτικά ανάλογο με μια δύναμη που δρα σε αντίθεση με τη βαρύτητα σε μεγάλη κλίμακα. Η αναφορά σε ένα τέτοιο αποτέλεσμα είναι προς το παρόν η πιο δημοφιλής μέθοδος για την επεξήγηση των παρατηρήσεων ενός επιταχυνόμενα διαστελλόμενου σύμπαντος, όπως επίσης και για τον υπολογισμό ενός μεγάλου τμήματος της ανεξήγητης μάζας του σύμπαντος.
Δύο προτεινόμενες μορφές της σκοτεινής ενέργειας είναι η κοσμολογική σταθερά (Λ), μια σταθερή πυκνότητα ενέργειας που γεμίζει ομοιόμορφα το χώρο, και η πεμπτουσία, ένα δυναμικό πεδίο ενέργειας του οποίου η πυκνότητα μπορεί να κυμαίνεται στο χώρο και το χρόνο. Ο διαχωρισμός μεταξύ των δύο εναλλακτικών απαιτεί μετρήσεις υψηλής ακριβείας για τη διαστολή του σύμπαντος ώστε να καταλάβουμε πώς η ταχύτητα της διαστολής μεταβάλλεται στο χρόνο. Ο υπολογισμός αυτής της εξίσωσης είναι μια από τις μεγαλύτερες προσπάθειες της παρατηρησιακής κοσμολογίας σήμερα.



           Έτσι λοιπόν νέα γεγονότα δικαιώνουν όσους τόσα χρόνια τώρα υποστήριζαν πως στα πειράματά τους (συγκεκριμένα στο DAMA ) όχι μόνο έχει βρεθεί η σκοτεινή ύλη, αλλά και ότι το σήμα της ποικίλλει ανάλογα με τις εποχές. Έτσι, ένα δεύτερο πείραμα, που ονομάζεται CoGeNT, αναφέρει παρόμοια ευρήματα, αν και τα δύο αποτελέσματα είναι σε σύγκρουση με τις παρατηρήσεις δύο άλλων ομάδων.

             The Soudan mine is home to the CoGeNT experiment (Image: ShakataGaNai/(CC BY-SA 3.0))
            
                      http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/dn20434/dn20434-1_300.jpg

          Χάρτης, ο οποίος παρουσιάζει την κατανομή της σκοτεινής ύλης που δημιούργησε έναν βαρυτικό φακό, όπως παρατηρήθηκε με το τηλεσκόπιο Hubble κατά τη διάρκεια της μελέτης COSMOS. Από το :
Physics4u.



Πηγές:

Second experiment hints at seasonal dark matter signal

 (ΝewScientist)

Υπαινιγμοί και από δεύτερο πείραμα για εποχικό σήμα της σκοτεινής ύλης

 (Physics4u)



Η σχετική ανάρτηση της συναδέλφου Τίνας Νάντσου

(Πειράματα Φυσικής με Απλά Υλικά - Science Experiments for Kids)

 

     ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:

ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ-Η ΠΕΜΠΤΟΥΣΙΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

 

 Συγγραφέας: ΚΡΑΟΥΣ ΛΟΡΕΝΣ- KRAUSS LAWRENCE 

Εκδοτικός Οίκος: ΤΡΑΥΛΟΣ (2005)