Hiukkasfysiikan standardimalli on paras heijastus nykyisestä ymmärryksestämme siitä, miten maailmankaikkeus toimii ja miten se toimii. Tämä malli koskee kuitenkin vain viittä prosenttia siitä, mikä on ympärillämme, loput koostuvat niin sanotusta pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta, joista tutkijat saivat tietoon vain epäsuoran tiedon perusteella, gravitaation vuorovaikutuksesta esineiden kanssa, jotka koostuvat tavallisesta aineesta …
Ja äskettäin yksi Oxfordin yliopiston fyysikoista esitti uuden teorian, jonka mukaan tumma aine ja tumma energia ovat saman tekijän - ns. "Tumman nesteen", jolla on negatiivinen massa, joka täyttää koko maailmankaikkeuden, ilmentymiä.
Tumma energia ja tumma aine ovat käsitteitä, jotka on hyväksytty "reikien" yhdistämiseksi teoreettisen osan (standardimalli) ja todellisten havaintojen tulosten väliin. Esimerkiksi tähtitieteilijöiden havaitsema galaksien liike ja jakautuminen maailmankaikkeudessa on mahdotonta, jos otetaan huomioon vain näkyvä aineen massa. Ja 1930-luvulta lähtien näkymättömän ylimääräisen massan olemassaoloa on verrattu näkymättömän pimeän aineen olemassaoloon.
Tumma energia on tuoreempi käsite kuin tumma aine. Tarkkaillessaan vuonna 1998 havaittua maailmankaikkeuden laajentumisen kiihtyvyyttä tutkijat ovat esittäneet oletuksen, että tästä on vastuussa oleva tekijä. Ja tätä tekijää kutsutaan tummaksi energiaksi.
Nyt tumman aineen ja tumman energian käsitteet yhdessä standardimallin teorian kanssa muodostavat perustan nykyiselle suurelle kosmologiselle teorialle, joka liittyy Big Bangiin ja jota kutsutaan Lambda-CDM. Termi "Lambda" nimikkeessä tarkoittaa tummaa energiaa eräänlaisena fysikaalisena vakiona, ja lyhenne "CDM" tarkoittaa kylmää tummaa ainetta. Pimeän aineen matala "lämpötila" osoittaa tosiasiat, että se liikkuu erittäin hitaasti eikä ole vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa ollenkaan.
Viime aikoihin asti tummaa ainetta ja tummaa energiaa pidettiin erillisinä ilmiöinä. Mutta jotkut tutkijat ovat pitkään miettineet, ovatko ne saman tekijän erilaisia ilmenemismuotoja? Viimeinen kysymys on uuden teorian, joka perustuu Lambda-CDM-malliin ja jonka esittäjä on Oxfordin yliopiston astrofysiikan tutkija Jamie Farnes, esittämä perusajatus.
Mainosvideo:
Farnesin uuden teorian mukaan 95 prosenttia maailmankaikkeuden tilavuudesta on täynnä jonkinlaista "tummaa nestettä", ja tumma aine ja tumma energia ovat vain erilaisia ilmentymiä siitä fyysisellä tasolla. Ja tämä teoria, muuten, kuvaa erittäin hyvin joitain "pimeiden tekijöiden" ominaisuuksia, joita aikaisemmin ei voinut kuvailla missään muulla.
Universumia täyttävällä "tummalla nesteellä" on oltava negatiivinen massa. Se kuulostaa jotain tieteiskirjallisuudesta, mutta jopa Newtonin fysiikan kannalta tämä on mahdollista, toistaiseksi vain hypoteettisesti. Kohteilla, joilla on negatiivinen massa, on oltava täysin ainutlaatuisia ja eksoottisia ominaisuuksia. Tällaisten esineiden on luotava negatiivisia painovoimavoimia torjumalla mieluummin kuin houkuttelemalla muita esineitä.
Jos oletetaan, että tila on täynnä "tummaa nestettä", jolla on negatiivinen massa, silloin sen negatiivinen painovoima luo vaikutuksia, jotka vastaavat täysin havaittuja ilmiöitä, joille pimeän energian käsitettä ehdotettiin. Ja mikä pidättää galakseja takaisin, ei ole pimeäaineklustereiden aiheuttama positiivinen painovoima, vaan niitä ympäröivän "tumman nesteen" negatiivinen painovoima. Toisin sanoen galaksit ovat eräänlainen tavallisen aineen "kuplia", jotka kelluvat "tumman nesteen" kosmisessa valtameressä.
Yksi uuden teorian pääkysymyksistä on kysymys negatiivisesta massasta, jonka olemassaololle ei vielä ole varmuutta. Farnes huomauttaa kuitenkin teoriassaan, että myös kaikilla muilla fysikaalisilla voimilla on negatiivisia arvoja, joten miksi massa ja painovoima eivät voi olla positiivisia ja negatiivisia? On huomattava, että joidenkin viimeaikaisten tutkimusten tulokset puhuvat uuden teorian puolesta, jonka aikana tutkijat onnistuivat saamaan nesteitä ja hiukkasia, jotka osoittavat ominaisuuksia, koska niissä on negatiivinen massa.
Uuden teorian toinen kiistanalainen kohta on, että maailmankaikkeuden laajentuessa "tumman nesteen" tiheyden tulisi vähentyä niin paljon, että sen negatiivisen massan vaikutuksilla pitäisi lakata olemasta konkreettisia vaikutuksia kaikkeen ympäristöön. Farnes selitti tämän eräällä "luomisen tenorilla" hänen yhtälöissään, jonka mukaan uutta ainetta, jolla on negatiivinen massa, syntyy jatkuvasti maailmankaikkeudessa, mikä sallii "tumman nesteen" tiheyden pitämisen suhteellisen vakiona koko ajan.
Jos Farnesin teoria on oikea, niin kaikki pimeän ainepartikkelien metsästysyritykset on tuomittu epäonnistumiseen etukäteen, mikä on täysin yhdensuuntainen tähän suuntaan tehtyjen kokeiden tulosten kanssa. Tietysti on erittäin hyviä mahdollisuuksia, että Farnesin teoria on kaukana todellisuudesta. Joka tapauksessa Farnes ja hänen kollegansa suunnittelevat jo nyt neliökilometrin ryhmän (SKA) kaukoputken avulla havaintojen tekemistä ja joidenkin tehosteiden etsimistä, jotka voisivat toimia vahvistuksena "tumman nesteen" teorialle, mukaan lukien etsiminen merkkejä kohteista, joilla on negatiivinen massa maailmankaikkeudessa.