Физика от ЦЕРН (5): Тъмната материя

Галактиките в нашата Вселена изглежда, че постигат нещо невъзможно. Те са въртят с такава скорост, че гравитацията, генерирана от тяхната наблюдавана материя, не би могла да ги държи заедно; те отдавна трябва да са разкъсани на части. Същото е вярно и за галактическите клъстери (купове), което насочва учените към извода, че е в действие нещо, което не можем да видим. Нещо, което предстои да открием, придава на галактиките допълнителна материя, която генерира допълнителна гравитация, за да останат те непокътнати. Тази странна и непозната материя наричаме "тъмна материя", тъй като тя не се вижда. 

Тъмната материя 

За разлика от нормалната материя, тъмната материя не взаимодейства чрез електромагнитни сили. Това означава, че тя не поглъща, не отразява и не излъчват светлина, което я прави изключително трудна за наблюдение. Всъщност учените правят извод за съществуването на тъмната материя само поради гравитационното въздействие, което тя изглежда има върху видимата материя. 

Тъмната материя спрямо видимата материя е приблизително в съотношение 6:1, т.е. съставлява около 27% от цялата Вселена. Налице е известният факт, че на всички познати звезди и галактики принадлежи само 5% от съдържанието на Вселената! Но тогава, какво представлява тъмната материя? Една от идеите е, че тя може да съдържа "суперсиметрични частици" – хипотетични частици, които са партньори на вече известните частици в Стандартния модел. Експериментите в Големия адронен колайдер (LHC) могат да предоставят по-преки доказателства за тъмната материя. 

Ако частиците на тъмната материя бъдат създадени в LHC, те ще избягат през детекторите незабелязано. Въпреки това, те ще отнесат енергия и импулс, така че физиците биха могли да предположат съществуването им чрез количеството енергия и импулс, които"липсват"след високоенергийни сблъсъци. Кандидат – представители на тъмната материя възникват често във физичните теории отвъд Стандартния модел, като суперсиметрията и допълнителните измерения. Една такава теория предполага съществуването на "Скритата долина", паралелен свят, направен от тъмна материя, която няма почти нищо общо с материята, което познаваме. Ако една от тези теории се окаже вярна, тя би могла да помогне на учените да разберат по-добре състава на нашата Вселена, и по-специално, как галактики се държат заедно и не се саморазрушават. 

Тъмната енергия 

Тъмната енергия съставлява около 68% от Вселената и изглежда е свързана с вакуума в космоса. Разпространена е равномерно в цялата Вселена, не само в пространството, но и във времето - с други думи, ефектът й не намалява с разширяването на Вселената. Равномерното разпределение означава, че тъмната енергия няма някакви местни гравитационните ефекти, но има по-скоро глобален ефект върху Вселената като цяло. Резултатът от този ефект е отблъскващата сила, който се стреми да ускори разширяването на Вселената. Степента на разширение и ускорение може да бъде измерена чрез наблюдения на базата на закона на Хъбъл. Тези измервания, заедно с други научни данни, са потвърдили съществуването на тъмната енергия, а също така предоставят оценка за точното количество на тази загадъчна субстанция.

Източник: ЦЕРН