Οι μπλε λέξεις στο άρθρο έχουν σύνδεσμο προς εξωτερικές πηγές με επιπρόσθετο υλικό για όποιον ενδιαφέρεται
Όπως είναι γνωστό, ένα φάντασμα στοιχειώνει το σύμπαν και είναι γνωστό στην αστρονομία και τη κοσμολογία εδώ και αρκετές δεκαετίες. Οι παρατηρήσεις αναφέρουν ότι ένα ποσοστό περίπου 85% της ύλης του σύμπαντος είναι μυστηριώδες και αόρατο. Και η φύση του αντανακλάται στο όνομά του, μαύρη ύλη.
Πλήθος πειραμάτων, έχουν προσπαθήσει να αποκαλύψουν από τι αποτελείται, αλλά παρά τις ολόκληρες δεκαετίες ερευνών, οι επιστήμονες δεν μπορούν να δώσουν μια πειστική εξήγηση. Ένα νέο πείραμα ωστόσο του Πανεπιστημίου Yale προσεγγίζει το πρόβλημα υπό μια νέα τακτική.
Η σκοτεινή ύλη υπάρχει στο σύμπαν από την αρχή του χρόνου. Αόρατη και ανεπαίσθητη, δεν φαίνεται να αλληλεπιδρά με το φως ή οποιοδήποτε άλλο είδος ύλης. Στη πραγματικότητα είναι κάτι το εντελώς νέο. Και το καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής είναι ελλιπές. Πρέπει να αναζητήσουμε νέα θεμελιώδη σωματίδια.
NASA: Η πιο σπουδαία ανακάλυψη πλανήτη με αέριο που παράγεται από τη ζωή είναι γεγονός!
Το πρόβλημα με το νετρόνιο
Ας πάρουμε για παράδειγμα το νετρόνιο. Αποτελεί τον ατομικό πυρήνα μαζί με το πρωτόνιο. Παρά το γεγονός ότι είναι ουδέτερο, η θεωρία αναφέρει ότι αποτελείται από τρία φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ. Εξαιτίας αυτού θα περιμέναμε ορισμένα μέρη του νετρονίου να είναι φορτισμένα θετικά και άλλα αρνητικά, να έχει δηλαδή αυτό που οι φυσικοί αποκαλούν ηλεκτρική διπολική ροπή.
Ωστόσο, πολλές απόπειρες μέτρησής του έχουν καταλήξει στο ίδιο αποτέλεσμα: είναι πολύ μικρό για να ανιχνευθεί. Και δεν μιλάμε για ανεπάρκεια των οργάνων, αλλά για μια παράμετρο που πρέπει να είναι μικρότερη από ένα μέρος στα 10 δισεκατομμύρια. Είναι τόσο μικρή που οι επιστήμονες αναρωτιούνται αν θα μπορούσε να είναι εντελώς μηδενική.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, οι σωματιδιακοί φυσικοί Roberto Peccei και Helen Quinn (και αργότερα, ο Frank Wilczek και ο Steven Weinberg) προσπάθησαν να συνδυάσουν τη θεωρία και τα στοιχεία. Πρότειναν ότι, ίσως, η παράμετρος δεν είναι μηδέν. Μάλλον πρόκειται για ένα δυναμικό μέγεθος που έχασε αργά το φορτίο του, εξελισσόμενο προς το μηδέν, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Οι θεωρητικοί υπολογισμοί δείχνουν ότι, αν συνέβη ένα τέτοιο γεγονός, θα πρέπει να άφησε πίσω του ένα πλήθος σωματιδίων.
Αυτά ονομάστηκαν αξιόνια και θα μπορούσαν να δώσουν λύση στο πρόβλημα των νετρονίων. Αν δημιουργήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν, τότε υπάρχουν από τότε. Το πιο σημαντικό όμως είναι ότι οι ιδιότητές τους δικαιολογούν τη σκοτεινή ύλη και έχουν γίνει ένα από τα περισσότερο υποψήφια για αυτή.
Τα αξιόνια θα αλληλεπιδρούσαν με άλλα σωματίδια μόνο ασθενώς, ενώ θα μπορούσαν ακόμη και να μετατραπούν σε συνηθισμένα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των φωτονίων, της ίδιας της ουσίας του φωτός. Αυτό μπορεί να συμβεί σε συγκεκριμένες συνθήκες, όπως παρουσία μαγνητικού πεδίου, ένα δώρο ουσιαστικά για τους πειραματικούς φυσικούς.
Τα περάματα
Πολλά πειράματα προσπαθούν να να προκαλέσουν το αξιόνιο στο εργαστήριο. Στοχεύουν την μετατροπή του φωτός σε αξιόνια για παράδειγμα και στη συνέχεια τα αξιόνια πάλι σε φως. Μια άκρως ενδιαφέρουσα προσέγγιση στοχεύει το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης που διαπερνά τον γαλαξία (και κατά συνέπεια τη Γη) με μια συσκευή που ονομάζεται holoscope. Πρόκειται για μια αγώγιμη κοιλότητα βυθισμένη σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο που συλλαμβάνει τη σκοτεινή ύλη που μας περιβάλλει και προκαλεί τη μετατροπή της σε φως. Το αποτέλεσμα είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα που εμφανίζεται στο εσωτερικό της κοιλότητας, το οποίο ταλαντώνεται με μια χαρακτηριστική συχνότητα που εξαρτάται από τη μάζα των αξιόνιων.
Αυτή τη στιγμή οι επιστήμονες κατασκευάζουν το σύστημα, το οποίο θα είναι έτοιμο να λάβει δεδομένα σε λίγα χρόνια. Η τεχνολογία είναι πολλά υποσχόμενη. Η ανάπτυξή του είναι το αποτέλεσμα της συνεργασίας μεταξύ φυσικών ,ηλεκτρολόγων μηχανικών, σωματιδιακών φυσικών, ακόμη και μαθηματικών για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε το φάντασμα της σκοτεινής ύλης.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
