Bilim adamları, karanlık maddenin var olduğunu biliyor çünkü onu göremesek de, perili bir evin etrafında dolaşan bir hayalet gibi, dünyada yaptıklarının etkilerini görebiliyoruz. Ne olduğundan emin değiliz ama bazıları bunun sadece bir WIMP olabileceğini düşünüyor.
Bunlar, “Karanlık Madde Nedir?” ve Bilim’da Mallinckrodt Fizik Profesörü Melissa Franklin.
Fisher, Bilim Bilim Bölümü, Bilim Kütüphanesi ve Bilim Kitap Mağazası tarafından desteklenen etkinliği, başlığın sorduğu soruya kısa bir yanıtla açtı: “Cevap, bilmiyoruz.” Konusunun bir parçacık, ağır bir parçacık, “evrenin başlangıcından kalma minik kara delikler veya aklımıza bile gelmeyen bir şey” olabileceğini açıklayarak birkaç olasılık sundu.
Konuya biraz ışık tutmak için Fisher, 1930’larda kuantum mekaniğinin icadından 1990’larda bilinen dört temel kuvvetten (elektromanyetik, zayıf) üçünü açıklayan standart model teorisinin geliştirilmesine kadar parçacık fiziğinin tarihini anlattı. ve güçlü etkileşimler, ancak yerçekimi değil).
Bu bilimin gelişimine paralel olarak, evreni inceleyen astronomlar, yıldızların Dünya’dan uzağa doğru hareketine ilişkin keşifler yapıyorlardı; bu, evrenin genişlediğinin kanıtıydı. Gökbilimciler, bu hareketin, bileşen yıldızların yerçekimi gibi kuvvetlerin açıklayabileceğinden daha hızlı gerçekleştiğini fark ettiler. “Galaksilerin birbirlerine göre hareket etme şeklini ve yıldızların galaksiler içinde hareket etme şeklini incelediler. Ve evrenin en büyük ölçeklerinde her şeyin nasıl hareket ettiğini açıklayabilmelerinin tek yolu, göremediğimiz maddenin ortaya çıkmasıydı” dedi.
Tüm bu disiplinleri gerektiren cevap, “aslında göremediğimiz iki tür madde olduğuydu.” Bunlar karanlık enerji ve karanlık maddeydi. “Karanlık madde, galaksilerdeki parçacıkların veya yıldızların, bu galaksilerdeki kütleden beklediğinizden daha hızlı hareket etmesini sağlıyor” dedi.
Peter Fisher, “Karanlık madde muhtemelen her yerde var ama burada, Dünya’da karanlık madde bulmak zor çünkü etrafta çok fazla normal madde var” dedi.
Örnek olarak Fisher, düz bir disk şeklinde fışkıran yemyeşil yıldız girdabıyla Andromeda galaksisinin bir slaytını paylaştı. “Ortadaki Samanyolu’na çok benziyor,” dedi ve “tam ortasındaki parlayan bölgeye: Güneşimizin kütlesinin yaklaşık bir milyon katı büyük bir kara delik. Yoğun merkez bölgeye çekilen çok fazla madde var ve kabaca bir trilyon yıldız içeren, sarmal kolları olan bu güzel gözleme şeklini görebilirsiniz.
“Özellikle ilginç olan şey, disk parçasının keskin bir ucunun olduğunu görebilmeniz. Ve bu kenar, gerçekten de yalnızca, bu şekli oluşturan yerçekimsel bir çekim yapan karanlık madde denen bir maddenin var olduğunu varsayarsanız açıklanabilir.”
Andromeda benzersiz değil. Aslında, diye açıkladı Fisher, Hubble Uzay Teleskobu tarafından sağlanan derin uzay görüntüleri çarpıcı bir tutarlılık ortaya koyuyor. “Kelimenin tam anlamıyla binlerce gökadanın çok ayrıntılı ölçümleri yapıldı ve hepsi aynı özellikleri paylaşıyor” dedi. “Tüm bu farklı galaksi türleri üzerinde yapılan dikkatli bir çalışma, her zaman aynı sonuca varır: Yıldızlar, o galaksiden gelen ışık miktarıyla açıklanamayacak kadar hızlı hareket ederler.” “Bu, galaksinin etrafındaki karanlık maddenin varlığını göstermelidir.”
Fisher’in kitabını başka kelimelerle ifade eden Franklin, aramayı bir hayalet avına benzetti. “Evinizde bir şeyleri hareket ettiren hayaletler varsa, onları göremez, duyamaz veya hissedemezsiniz. Yani yapmak istediğiniz şey, hareketlerden tam olarak ne olup bittiğini anlamak.
Bununla birlikte, karanlık maddenin ne olduğu çok daha az net. Bir teori, bunun yeni bir tür parçacık, zayıf etkileşimli büyük bir parçacık (veya WIMP) olduğu yönündedir. Fisher, bu teori doğruysa, karanlık maddenin muhtemelen her yerde olduğunu söyledi, ancak “burada, Dünya’da karanlık madde bulmak zor çünkü etrafta çok fazla normal madde var. Karanlık maddeyi incelemek için yeterince büyük bir ölçek elde etmek için galaksileri bir bütün olarak görmeli ve düşünmelisiniz”.
Başka bir teori, karanlık maddenin, evrenin kökenlerine kadar uzanan ilkel kara delikler olduğudur. Fisher, durum buysa, bu “küçük” madde parçacıklarının “doğrudan Dünya’nın içinden geçebileceğini” kaydetti. Çok fazla madde almıyorlar. Hemen hemen her şeyin içinden geçebilirler ve kimse bunu gerçekten fark etmez.”
Fisher, devam eden aramanın teknolojide sürekli ilerlemeler gerektireceği, ancak aynı zamanda araçlarımızın nasıl çalıştığına dair dikkatli ve dikkatli bir anlayış gerektireceği konusunda uyardı. Neyin ters gidebileceğini göstermek için, Soğuk Savaş sırasında olası bir Sovyet füze saldırısına karşı bir savunma olarak Kuzey Kutup Dairesi boyunca oluşturulan bir radar istasyonları sistemi olan ülkenin Uzak Erken Uyarı Hattını anlattı. “Bu radar operatörleri, açıklaması yıllar alan her türlü şeyi gördü” dedi ve sonuçta UFO’lar hakkında hala ortalıkta dolaşan teoriler ortaya çıktı. “Ne zaman yeni bir cihaz oluştursanız, beklemediğiniz şeyler görürsünüz.”
Karanlık madde arayışı devam ederken, böylesine titiz bir disiplin hayati önem taşıyor. Bununla birlikte, kalan pek çok soruya rağmen, karanlık maddenin var olduğundan emin olabiliriz, çünkü “tüm ölçümler çok farklı türde teleskoplar kullanılarak tekrar tekrar yapılıyor” dedi. Örneğin, yıldızların hareketi büyük optik teleskoplar ve ayrıca radyo teleskoplarla gözlemlenmiştir. “Bu bir garanti değil, ancak aynı genel etkinin iki çok farklı şekilde gözlemlendiğine dair bir güven veriyor.”
Bunlar, “Karanlık Madde Nedir?” ve Bilim’da Mallinckrodt Fizik Profesörü Melissa Franklin.
Fisher, Bilim Bilim Bölümü, Bilim Kütüphanesi ve Bilim Kitap Mağazası tarafından desteklenen etkinliği, başlığın sorduğu soruya kısa bir yanıtla açtı: “Cevap, bilmiyoruz.” Konusunun bir parçacık, ağır bir parçacık, “evrenin başlangıcından kalma minik kara delikler veya aklımıza bile gelmeyen bir şey” olabileceğini açıklayarak birkaç olasılık sundu.
Konuya biraz ışık tutmak için Fisher, 1930’larda kuantum mekaniğinin icadından 1990’larda bilinen dört temel kuvvetten (elektromanyetik, zayıf) üçünü açıklayan standart model teorisinin geliştirilmesine kadar parçacık fiziğinin tarihini anlattı. ve güçlü etkileşimler, ancak yerçekimi değil).
Bu bilimin gelişimine paralel olarak, evreni inceleyen astronomlar, yıldızların Dünya’dan uzağa doğru hareketine ilişkin keşifler yapıyorlardı; bu, evrenin genişlediğinin kanıtıydı. Gökbilimciler, bu hareketin, bileşen yıldızların yerçekimi gibi kuvvetlerin açıklayabileceğinden daha hızlı gerçekleştiğini fark ettiler. “Galaksilerin birbirlerine göre hareket etme şeklini ve yıldızların galaksiler içinde hareket etme şeklini incelediler. Ve evrenin en büyük ölçeklerinde her şeyin nasıl hareket ettiğini açıklayabilmelerinin tek yolu, göremediğimiz maddenin ortaya çıkmasıydı” dedi.
Tüm bu disiplinleri gerektiren cevap, “aslında göremediğimiz iki tür madde olduğuydu.” Bunlar karanlık enerji ve karanlık maddeydi. “Karanlık madde, galaksilerdeki parçacıkların veya yıldızların, bu galaksilerdeki kütleden beklediğinizden daha hızlı hareket etmesini sağlıyor” dedi.
Peter Fisher, “Karanlık madde muhtemelen her yerde var ama burada, Dünya’da karanlık madde bulmak zor çünkü etrafta çok fazla normal madde var” dedi.
Örnek olarak Fisher, düz bir disk şeklinde fışkıran yemyeşil yıldız girdabıyla Andromeda galaksisinin bir slaytını paylaştı. “Ortadaki Samanyolu’na çok benziyor,” dedi ve “tam ortasındaki parlayan bölgeye: Güneşimizin kütlesinin yaklaşık bir milyon katı büyük bir kara delik. Yoğun merkez bölgeye çekilen çok fazla madde var ve kabaca bir trilyon yıldız içeren, sarmal kolları olan bu güzel gözleme şeklini görebilirsiniz.
“Özellikle ilginç olan şey, disk parçasının keskin bir ucunun olduğunu görebilmeniz. Ve bu kenar, gerçekten de yalnızca, bu şekli oluşturan yerçekimsel bir çekim yapan karanlık madde denen bir maddenin var olduğunu varsayarsanız açıklanabilir.”
Andromeda benzersiz değil. Aslında, diye açıkladı Fisher, Hubble Uzay Teleskobu tarafından sağlanan derin uzay görüntüleri çarpıcı bir tutarlılık ortaya koyuyor. “Kelimenin tam anlamıyla binlerce gökadanın çok ayrıntılı ölçümleri yapıldı ve hepsi aynı özellikleri paylaşıyor” dedi. “Tüm bu farklı galaksi türleri üzerinde yapılan dikkatli bir çalışma, her zaman aynı sonuca varır: Yıldızlar, o galaksiden gelen ışık miktarıyla açıklanamayacak kadar hızlı hareket ederler.” “Bu, galaksinin etrafındaki karanlık maddenin varlığını göstermelidir.”
Fisher’in kitabını başka kelimelerle ifade eden Franklin, aramayı bir hayalet avına benzetti. “Evinizde bir şeyleri hareket ettiren hayaletler varsa, onları göremez, duyamaz veya hissedemezsiniz. Yani yapmak istediğiniz şey, hareketlerden tam olarak ne olup bittiğini anlamak.
Bununla birlikte, karanlık maddenin ne olduğu çok daha az net. Bir teori, bunun yeni bir tür parçacık, zayıf etkileşimli büyük bir parçacık (veya WIMP) olduğu yönündedir. Fisher, bu teori doğruysa, karanlık maddenin muhtemelen her yerde olduğunu söyledi, ancak “burada, Dünya’da karanlık madde bulmak zor çünkü etrafta çok fazla normal madde var. Karanlık maddeyi incelemek için yeterince büyük bir ölçek elde etmek için galaksileri bir bütün olarak görmeli ve düşünmelisiniz”.
Başka bir teori, karanlık maddenin, evrenin kökenlerine kadar uzanan ilkel kara delikler olduğudur. Fisher, durum buysa, bu “küçük” madde parçacıklarının “doğrudan Dünya’nın içinden geçebileceğini” kaydetti. Çok fazla madde almıyorlar. Hemen hemen her şeyin içinden geçebilirler ve kimse bunu gerçekten fark etmez.”
Fisher, devam eden aramanın teknolojide sürekli ilerlemeler gerektireceği, ancak aynı zamanda araçlarımızın nasıl çalıştığına dair dikkatli ve dikkatli bir anlayış gerektireceği konusunda uyardı. Neyin ters gidebileceğini göstermek için, Soğuk Savaş sırasında olası bir Sovyet füze saldırısına karşı bir savunma olarak Kuzey Kutup Dairesi boyunca oluşturulan bir radar istasyonları sistemi olan ülkenin Uzak Erken Uyarı Hattını anlattı. “Bu radar operatörleri, açıklaması yıllar alan her türlü şeyi gördü” dedi ve sonuçta UFO’lar hakkında hala ortalıkta dolaşan teoriler ortaya çıktı. “Ne zaman yeni bir cihaz oluştursanız, beklemediğiniz şeyler görürsünüz.”
Karanlık madde arayışı devam ederken, böylesine titiz bir disiplin hayati önem taşıyor. Bununla birlikte, kalan pek çok soruya rağmen, karanlık maddenin var olduğundan emin olabiliriz, çünkü “tüm ölçümler çok farklı türde teleskoplar kullanılarak tekrar tekrar yapılıyor” dedi. Örneğin, yıldızların hareketi büyük optik teleskoplar ve ayrıca radyo teleskoplarla gözlemlenmiştir. “Bu bir garanti değil, ancak aynı genel etkinin iki çok farklı şekilde gözlemlendiğine dair bir güven veriyor.”