Tumma aine on maailmankaikkeuden salaperäisin aine. Hän on niin salaperäinen, että kukaan ei silti tiedä varmasti, onko hän todella olemassa. Tämä ainutlaatuinen aine, josta mahdollisesti 80% muodostuu maailmankaikkeudesta, ei ole millään tavoin vuorovaikutuksessa ympäröivän maailman kanssa: sitä ei voida nähdä eikä koskea. Tästä surullisesta tosiasiasta huolimatta tämän ei vielä avoimen aineen kunniaksi perustettiin jopa oma loma - pimeän aineen päivä, jota tutkijat juhlivat 31. lokakuuta. No, pimeän aineen kunniaksi pidettävä juhla ei ole kaukana tällaisen salaperäisen aineen ainoasta omituisuudesta.
Mikä on tumma aine?
1930-luvulla sveitsiläinen tähtitieteilijä nimeltä Fritz Zwicky huomasi, että kaukaisen klusterin galaksit kiertävät toisiaan paljon nopeammin kuin pitäisi. Tutkija ehdotti, että näkymätön aine, jota hän kutsui tummaksi aineeksi, voi houkutella gravitaatioon nämä galaksit ja liimata ne jotenkin toisiinsa, estäen niitä hajoamasta maailmankaikkeuden eri suuntiin.
Lähes 90 vuotta on kulunut, mutta tutkijat eivät ole pystyneet pääsemään lähelle vihjeitä tumman aineen luonteelle. Ainoa asia, jonka tiedämme varmasti, on, että tämä salaperäinen materiaali löytyy koko kosmosta ja että sitä on paljon universumissa enemmän kuin mitä näemme. Ehkä kyvyttömyyttä ymmärtää salaperäisen aineen koostumusta voidaan pitää ainutlaatuisen aineen ensimmäisenä omituisena.
Voidaanko tumma aine havaita?
Jos tumma aine ei kykene olemaan vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa, voimmeko jotenkin havaita sen? Luultavasti tämä on kysymys, jonka kokeilun jälkeen kokeilun suorittaneet tutkijat kysyivät itseltään toivoessaan löytää tumman aineen hyvin vaalittu hiukkanen. Vuosien etsinnästä huolimatta, pimeästä aineesta ei ole löydetty maapallolla mitään jälkiä.
Mainosvideo:
Luultavasti tiedät lukion fysiikan kurssiltasi, että tavallinen aine koostuu hiukkasista, kuten protoneista ja elektronista, samoin kuin kokonaisesta eläintarhasta eksoottisempia hiukkasia, kuten neutriinoja, kuoneja ja pioneja. Yrittäessään löytää tummaa ainetta tutkijat pohtivat, olisiko tämä salaperäinen aine yhtä monimutkainen kuin tavallinen aine.
Harvardin yliopiston tutkijan Andrei Katzin mukaan ei ole syytä uskoa, että kaikki maailmankaikkeuden tumma aine on rakennettu yhdestä hiukkastyypistä. Siten tummat protonit voivat yhdistyä tummien elektronien kanssa muodostaen tummia atomeja, luomalla niin monipuolisia ja mielenkiintoisia konfiguraatioita kuin näkyvässä maailmassa.
Pimeän aineen lisähiukkasten ohella on mahdollista, että se kokee samanlaisia voimia kuin tavallinen aine. Jotkut tutkijat etsivät "tummia fotoneja", jotka näyttävät fotoneilta, jotka näkyvät normaalien hiukkasten välillä. Jos jonain päivänä ne löydetään, niin sellainen löytö merkitsee uutta vaihetta maailmankaikkeuden ominaisuuksien tutkimuksessa.
Onko galaksissamme tummaa ainetta?
Koska maailmankaikkeudessa on paljon enemmän tummaa ainetta kuin tavallista ainetta, sanotaan usein, että juuri se on eräänlainen hallitseva voima, joka järjestää niin suuria rakenteita kuin galaksit ja galaksiklusterit.
Siksi NGC 1052-DF2 -nimisen galaksin löytäminen tuli täydellisenä yllätyksenä, koska tämä rakenne ei sisällä lainkaan tummaa ainetta. Linnunradan galaksin suhteen tutkijat ovat löytäneet pimeän aineen pääryhmän aivan galaksiamme keskeltä. Mikä aiheutti salaperäisen aineen omituisen ja epähomogeenisen jakautumisen maailmankaikkeudessa, ei ole vielä tiedossa. Kuitenkin, jos jonain päivänä tämä salaisuus paljastuu, ihmiskunnasta voi hyvinkin tulla todistaja uuden tieteen kehitykselle.
Daria Eletskaya