1930-იან წლებში შვეიცარიელმა ასტრონომმა ფრიც ცვიკიმ შენიშნა, რომ გალაქტიკები შორეულ გროვაში მოძრაობენ ერთმანეთის გარშემო ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე ისინი ამას თავისი მასის გამო უნდა შვრებოდნენ. მან შემოგვთავაზა უხილავი ნივთიერება, რომელსაც ბნელი მატერია უწოდა და გამოთქვა ვარაუდი, რომ სწორედ ეს ახდენს გრავიტაციულ ეფექტს გალაქტიკებზე.

მას შემდეგ მკვლევრებმა დაადასტურეს, რომ ეს იდუმალი მასალა შეიძლება მოიძებნოს მთელ კოსმოსში და რომ ის ექვსჯერ უფრო მასიურია ვიდრე ჩვეულებრივი მატერია, რომლისგანაც შედგება ყველაფერი ის რასაც ვხედავთ, როგორიცაა გალაქტიკები, ვარსკვლავები და ჩვენ. მიუხედავად იმისა, რომ მთელ სამყაროში ბნელი მატერია გვხვდება, მეცნიერებმა ჯერ კიდევ ძალიან ბევრი რამ არ იციან მასზე. სტატიაში მოგიყვებით 10 ყველაზე დიდ პასუხგაუცემელ კითხვაზე, რომელიც ბნელი მატერიის შესახებ არსებობს.

ასევე: რა არის ბნელი მატერია და ბნელი ენერგია?

რა არის ბნელი მატერია?

უპირველეს ყოვლისა უნდა აღინიშნოს, რომ მეცნიერები დარწმუნებულნი არიან, თუ რა არის ზუსტად ბნელი მატერია. თავდაპირველად, ზოგიერთი მეცნიერი მიიჩნევდა, რომ სამყაროს ეს "დაკარგული მასა" შედგებოდა პატარა მკრთალი ვარსკვლავებისა და შავი ხვრელებისგან, თუმცა დეტალურმა დაკვირვებებმა ეს არ დაადასტურა. ამჟამად ბნელი მატერიის ჰიპოთეტური ნაწილაკი გვაქვს, რომელსაც ეწოდება სუსტი ურთიერთქმედების მასიური ნაწილაკი (WIMP), რომელიც ნეიტრონის მსგავსად იქცევა, და პროტონზე 10-დან 100-ჯერ უფრო მძიმეა. თუმცა, ამ ვარაუდმა კიდევ უფრო მეტი კითხვა გააჩინა — მაგალითად. . .

შეგვიძლია გამოვავლინოთ ბნელი მატერია?

თუ ბნელი მატერია მართლაც შედგება WIMP-ებისგან, ისინი უნდა იყოს ჩვენს გარშემო, უხილავი და რთულად შესამჩნევი. მაშ, რატომ ვერ ვავლენთ მათ? მიუხედავად იმისა, რომ ისინი დიდად არ ურთიერთობენ ჩვეულებრივ მატერიასთან, ყოველთვის არის მცირე შანსი, რომ ბნელი მატერიის ნაწილაკი შეეჯახოს "ნორმალურ" ნაწილაკს, როგორიცაა პროტონი ან ელექტრონი. ამიტომ, მკვლევრები ატარებენ უამრავ ექსპერიმენტს რათა შეისწავლონ უზარმაზარი რაოდენობის ჩვეულებრივი ნაწილაკები მიწისქვეშეთში, სადაც ისინი დაცულნი არიან ზედმეტი გამოსხივებისგან, რომელმაც ბნელი მატერიის შეჯახების ეფექტი შეიძლება დაჩრდილონ.

თუმცა, ათწლეულების ძიების შემდეგ, არცერთ ამ დეტექტორს არ გაუკეთებია მნიშვნელოვანი აღმოჩენა. როგორც ჩანს, ბნელი მატერიის ნაწილაკები გაცილებით მცირეა ვიდრე WIMP-ები, ან არ გააჩნიათ ის თვისებები, რაც მათ შესწავლას გააადვილებს.

შედგება თუ არა ბნელი მატერია ერთზე მეტი ნაწილაკისგან?

ჩვეულებრივი მატერია შედგება ნაწილაკებისგან, როგორიცაა პროტონები და ელექტრონები, ისევე როგორც ეგზოტიკური ნაწილაკებისგან; ნეიტრინოები, მიონები და პიონები. შესაბამისად, მკვლევრებს აინტერესებთ, შეიძლება თუ არა ბნელი მატერია, რომელიც სამყაროს მატერიის 85 პროცენტს შეადგენს, ასევე კომპლექსური იყოს.

"არ არსებობს რეალური საფუძველი, რის მიხედვითაც ვივარაუდებთ, რომ სამყაროს მთელი ბნელი მატერია აგებულია ერთი ტიპის ნაწილაკებისგან. ბნელ პროტონებს შეუძლიათ ბნელ ელექტრონებთან გაერთიანება და ბნელი ატომების წარმოქმნა, რაც ისეთივე მრავალფეროვანი და საინტერესო კონფიგურაციების წარმოქმნის, როგორც ხილულ სამყაროშია", — თქვა ფიზიკოსმა ანდრეი კაცმა ჰარვარდის უნივერსიტეტიდან.

არსებობს თუ არა "ბნელი ძალები"?

ბნელი მატერიის დამატებით ნაწილაკებთან ერთად, არსებობს შესაძლებლობა, რომ ბნელი მატერია ურთიერთქმედებს ისეთი ძალებთან, როგორიც ჩვეულებრივი მატერია. ზოგიერთი მკვლევარი ეძებდა "ბნელ ფოტონებს", რომლებიც ნორმალურ ნაწილაკებს შორის გაცვლილ ფოტონებს ჰგავს და წარმოქმნიან ელექტრომაგნიტურ ძალას. თუ ბნელი ფოტონები არსებობს, ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილებს შეუძლიათ გაანადგურონ და წარმოქმნან ერთ-ერთი უცნაური ძალის მატარებელი ნაწილაკი, რაც პოტენციურად გახსნის სამყაროს სრულიად ახალ ფანჯარას.

შეიძლება ბნელი მატერია აქსიონებისგან იყოს შემდგარი?

როდესაც ბნელი მატერიის შემადგენლობაზე ვსაუბრობთ WIMPs-ის ჩანაცვლების ერთ-ერთი მთავარი კანდიდატი არის ჰიპოთეტური ნაწილაკი, რომელიც ცნობილია როგორც აქსიონი. ის ძალიან მსუბუქია, დაახლოებით 10³¹-მდე ნაკლებად მასიური ვიდრე პროტონი. ახლა აქსიონებს ეძებენ რამდენიმე ექსპერიმენტით. ბოლოდროინდელმა კომპიუტერულმა სიმულაციებმა გაზარდა შესაძლებლობა, რომ აქსიონები ქმნიან ვარსკვლავის მსგავს ობიექტებს.

ასევე: მეცნიერებმა ბნელი მატერიის საძებნელად ახალი, უფრო სწრაფი მეთოდი შექმნეს

რა თვისებები აქვს ბნელ მატერიას?

ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ბნელი მატერია მისი გრავიტაციული ურთიერთქმედებით ჩვეულებრივ მატერიასთან. შესაბამისად, ჩნდება ვარაუდი, რომ სწორედ ეს არის მისი მთავარი გზა ბნელი მატერიის გასაცნობად. თუმცა, ბნელი მატერიის ჭეშმარიტი ბუნების გაგების მცდელობისას, მკვლევარებმა ცოტა რამ თუ შეძლეს. ზოგიერთი თეორიის თანახმად, ბნელი მატერიის ნაწილაკები თავადვე არიან ანტინაწილაკებიც, რაც იმას ნიშნავს, რომ ბნელი მატერიის ორი ნაწილაკი ერთმანეთს ანადგურებს, როდესაც ისინი იკვეთებიან. ალფა მაგნიტური სპექტრომეტრის (AMS) ექსპერიმენტი საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე 2011 წლიდან ეძებს ამ განადგურების მაუწყებელ ნიშნებს და უკვე აღმოაჩინა ასობით ათასი მოვლენა. თუმცა, მეცნიერები ჯერ კიდევ არ არიან დარწმუნებულები, მოდის თუ არა ეს სიგნალები ბნელი მატერისგან.

არსებობს თუ არა ბნელი მატერია ყველა გალაქტიკაში?

იმის გამო, რომ ბნელი მატერია ასე აჭარბებს ჩვეულებრივ მატერიას, ხშირად ამბობენ, რომ ის მაკონტროლებელი ძალაა, რომელიც პასუხს აგებს ისეთ დიდ სტრუქტურებზე, როგორიცაა გალაქტიკები და გალაქტიკური გროვები. ამის ფონზე, უცნაური იყო, როდესაც ასტრონომებმა განაცხადეს, რომ იპოვეს გალაქტიკა სახელად NGC 1052-DF2, რომელიც, როგორც ჩანს, თითქმის არ შეიცავს ბნელ მატერიას.

თუმცა, შემდეგ გამოაქვეყნდა ანალიზი, რომელშიც ნათქვამია, რომ მკვლევრებმა გალაქტიკის ხილული მატერია არასწორად გაზომეს და ამ შემთხვევაშიც საქმე გვქონდა ბნელ მატერიასთან.

შეიძლება ბნელ მატერიას ჰქონდეს ელექტრული მუხტი?

ზოგიერთ ფიზიკოსს მიაჩნდა, რომ ბნელ მატერიას შესაძლოა ჰქონდეს ელექტრული მუხტი. საქმე ეხება სამყაროს გაჩენას და პირველ რადიაციას. 21 სანტიმეტრი ტალღის სიგრძის რადიაცია ვარსკვლავებმა გამოუშვეს სამყაროს საწყის პერიოდში, დიდი აფეთქებიდან სულ რაღაც 180 მილიონი წლის შემდეგ. შემდეგ ის შეიწოვა ცივი წყალბადის სახით. როდესაც ეს გამოსხივება აღმოაჩინეს, ვარაუდობდნენ, რომ წყალბადი გაცილებით ცივი იყო, ვიდრე მეცნიერები წინასწარმეტყველებდნენ. ასტროფიზიკოსმა ჯულიან მუნიოსმა ჰარვარდის უნივერსიტეტიდან წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ბნელ მატერიას ელექტრული მუხტით შეეძლო სითბოს მოცილება ყოვლისმომცველი წყალბადისგან. თუმცა, ეს ვარაუდი ჯერ კიდევ არ არის დადასტურებული.

შესაძლებელია თუ არა ჩვეულებრივი ნაწილაკების ბნელ მატერიად დაშლა?

ნეიტრონები არის ჩვეულებრივი მატერიის ნაწილაკები, რომლებიც შეზღუდული დროით არსებობენ. დაახლოებით 14,5 წუთის შემდეგ, მარტოხელა ნეიტრონი იშლება პროტონად, ელექტრონად და ნეიტრინოდ. თუმცა, ორი განსხვავებული ექსპერიმენტული წყობა იძლევა ოდნავ განსხვავებულ ხანგრლივობას ამ დაშლისთვის, მათ შორის შეუსაბამობა დაახლოებით 9 წამია. ფიზიკოსები ვარაუდობენ, რომ თუ დროის 1 პროცენტში ზოგიერთი ნეიტრონი იშლება ბნელი მატერიის ნაწილაკებად, ეს შეიძლება იყოს ამ ანომალიის მიზეზი. კრისტოფერ მორისი ლოს ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიიდან და მისი გუნდი აკვირდებოდნენ ნეიტრონებს, რომელიც შეიძლება ბნელ მატერიად დაშლილიყო, მაგრამ ვერაფერი აღმოაჩინეს.

არსებობს თუ არა სინამდვილეში ბნელი მატერია?

იმ სირთულეების გათვალისწინებით, რომლებსაც მეცნიერები წააწყდნენ ბნელი მატერიის შესწავლისას და ახსნის მცდელობებში, გონივრული კითხვა ჩნდება, საერთოდ არსებობს კი ის? ამ ყველაფრის ფონზე, ფიზიკოსების ნაწილმა წამოაყენა იდეა, რომ შესაძლოა ჩვენი გრავიტაციის თეორიები უბრალოდ არასწორია და რომ ფუნდამენტური ძალა განსხვავებულად მუშაობს დიდ მასშტაბებზე, ვიდრე ეს ჩვენ გვგონია. ხშირად ცნობილი როგორც "შეცვლილი ნიუტონის დინამიკა" ან MOND მოდელები, მიიჩნევენ, რომ არ არსებობს ბნელი მატერია და ულტრასწრაფი სიჩქარე, რომლითაც ჩანს, რომ ვარსკვლავები და გალაქტიკები ბრუნავენ ერთმანეთის გარშემო, გრავიტაციის გასაოცარი ქცევის შედეგია, რომელიც უბრალოდ არ გვესმის.

"ბნელი მატერია ჯერ კიდევ დაუდასტურებელი მოდელია", — უთხრა ფიზიკოსმა დონ ლინკოლნმა Live Science-ს.

თუმცა, უმრავი მტკიცებულება კვლავ მიუთითებს, რომ ბნელი მატერია არსებობს და ჩვენ მისი შესწავლა გვჭირდება.