Velika večina mase v našem vesolju je nevidna. In fiziki že kar nekaj časa poskušajo razumeti, kaj je ta nedostopna masa. Če je sestavljen iz delcev, je upanje, da lahko Veliki hadronski trkalnik proizvede delce temne snovi ali pa bo vesoljski teleskop videl zgovorno podpis gama žarkov trka temne snovi. Zaenkrat ni nič. In zaradi tega problema teoretični fiziki razmišljajo o novih idejah.
Leta 2017 je priznana teoretična fizičarka Lisa Randall pokukala v eno najbolj neverjetnih možnosti temne snovi. Hipotetično, seveda. Namesto da bi temno snov obravnavala kot posebno vrsto delcev, je domnevala, da lahko temno snov sestavlja cela družina delcev, ki sestavljajo temne zvezde, temne galaksije, temne planete in morda temno življenje. Kemija temnega vesolja je lahko tako bogata in raznolika kot naša "redna kemija".
A ni tako preprosto.
Problem s temno materijo
Naš Vesolj je neverjetno, čeprav nerazumljivo mesto.
V zadnjih nekaj desetletjih smo ugotovili, da 84,5% snovi v vesolju ni mogoče videti. Glede na svoj precej neroden vzdevek "temna snov" je ta snov v stanju, v katerem ne deluje z "normalno" materijo. Kot temna energija so tudi te stvari temne, ker jih ne razumemo.
Če je na moji mizi košček temne snovi, ne bom nikoli vedel. Košček temne snovi na splošno kot taka ne more ležati na moji mizi. Padel bo skozi mizo, tla in zemeljska skorja pa bodo hiteli v gravitacijski vodnjak v jedru našega planeta. Ali pa bo izginila v vesolje na nerazumljiv način. Temna materija tako šibko posega v karkoli, da bo ta kos preprosto padel skozi navadno snov, kot da ne obstaja.
Promocijski video:
V majhnem obsegu je gravitacijsko manifestacija temne snovi zanemarljiva, vendar je na kozmoloških razdaljah vsekakor čutiti prisotnost temne snovi - posredno jo lahko opazimo zaradi njenega gravitacijskega vpliva na grozdaste grozde in vpliva na vrtenje galaksij. Vemo, da obstaja, samo ne vidimo.
In ne vemo, kaj je to. Lahko le ugibamo.
Navadna snov - aka barionska snov - deluje med elektromagnetnimi, gravitacijskimi, močnimi in šibkimi silami. Te sile prenašajo energijo in dajejo strukturo vsej materiji. Po drugi strani na temno snov navadno gledamo kot na amorfni oblak "materije", ki ne more delovati med elektromagnetnimi, šibkimi ali močnimi silami. Zato se temna snov domneva, da je "nebarionska". Nekarionska snov lahko svojo prisotnost razkrije le gravitacijsko.
Vodilni kandidat pri iskanju temne snovi je WIMP, šibko delujoči masivni delci. Kot pove že ime WIMP, ta hipotetični delec ne vpliva na normalno snov - torej ni barioničen.
Uveljavljeni kozmološki modeli napovedujejo, da temna snov - naj bo to v obliki WIMP-jev ali "os", recimo - obdaja naše Vesolje s strukturo in ga poenostavljeno imenujemo "lepilo", ki drži naše vesolje kot celoto.
Ob opazovanju vrtenja galaksij je astronomka Vera Rubin opazila, da večina snovi v galaksijah ni opazljiva. Viden je le majhen odstotek - zvezde, plin in prah; ostalo se skriva v ogromnem, a nevidnem halo temne snovi. Kot da je naša vidna galaksija navadne snovi le napa na ogromnem kolesu temne snovi, ki sega daleč čez to, kar lahko vidimo.
V nedavno objavljenem prispevku (2013) sta Randall in njeni sodelavci predstavili bolj zapleteno obliko temne snovi. Po njihovem mnenju halo temne snovi naše galaksije ne obsega samo ene vrste amorfne mase nekarionske snovi.
"Zelo nenavadno se zdi domneva, da je vsa temna snov sestavljena iz samo ene vrste delcev," piše Randall. "Nepristranski znanstvenik ne bi smel dovoliti, da bi bila temna materija tako raznolika kot naša običajna zadeva."
Bogato "vesolje senc"?
Kakor bo v našem vidnem vesolju upravljal Standardni model fizike - dobro preizkušena družina delcev (vključno z zloglasnim Higgsovim bozonom) in silami, bi lahko v temnem galaktičnem halu deloval bogat in raznolik model delcev in sil temne snovi?
Ta raziskava sledi logiki domnevanja bogate raznolike neznane fizike v temnem sektorju vesolja - poimenujemo jo "senčna vesolja" - ki deluje vzporedno z našim in ima vse zapletenosti, ki jih ponuja naše vidno vesolje.
Astrofiziki so že pred časom namigovali, da "temne zvezde" - zvezde iz temne snovi - lahko obstajajo v našem starodavnem vesolju do danes. Če je tako, trdi Randall, bi se morda lahko oblikovali "temni planeti". In če obstaja družina delcev temne snovi, ki jih nadzorujejo sile, razporejene v temnem sektorju, ali bi to lahko vodilo do zapletene kemije? In v življenje?
Če pa "temno" ali "senčno" življenje obstaja vzporedno z našim vesoljem, lahko pozabite, da ga lahko zaznamo.
Življenje v senci bo ostalo v senci
Zdi se mikavno, da bi to hipotezo uporabili za razlago vseh vsakodnevnih skrivnosti ali celo paranormalnih trditev, da znanost ne more oporekati ali podpirati. Kaj pa, če so "duhovi" ali nerazložljive "luči na nebu" anticike temnih bitij, ki živijo zadaj vsega?
Čeprav bi bila ta televizijska oddaja ali film v redu, bi ta temna bitja živela v senčnem vesolju, ki je popolnoma nezdružljivo z navadno materijo. Njihovi delci in sile ne bi imeli učinka v našem vesolju. Te vrstice bi lahko prebrali, kako sedijo na drevesu v temnem gozdu in o tem ne bi nikoli vedeli.
Ker pa s tem senčnim vesoljem sobivamo v istem prostoru-času - brez dodatnih dimenzij ali multiverzuma - se lahko prenaša samo en signal.
Gravitacijski valovi so bili odkriti šele leta 2016, prvo odkritje teh valov v vesolju pa je povzročilo trčenje črnih lukenj. Zdi se povsem mogoče, da lahko v temnem sektorju zaznamo gravitacijske valove, vendar na našem koncu žice lahko zaznamo le najmočnejše kozmične dogodke v temnem sektorju.
Vse skupaj skorajda ne bomo nikoli dokazali obstoja luštnih bitij iz temne snovi, toda Randall poudarja. Ko razmišljamo o izvoru temne snovi, moramo gledati preko svojih predsodkov; temni sektor je lahko zapletena družina delcev temne snovi in sil, ki presegajo tisto, kar si lahko predstavljamo.
Ilya Khel
