Energie si materie intunecateOamenii de ştiinţă cunosc multe despre cei 4% din Univers care sunt constituiţi din materie obişnuită, vizibilă, precum cea care formează oamenii şi planetele, Pământul şi Soarele. Însă restul, 96% din Univers, rămâne un mister. Detalii, în cele ce urmează...

 

 

 

O combinaţie de materie nedescoperită şi energie cosmică, denumite materie întunecată şi energie întunecată, constituie una dintre cele mai mari întrebări ale ştiinţei moderne.

Cercetătorii ştiu însă unde ar putea găsi răspunsul. De aceea, astrofizicianul Rocky Kolb, de la universitatea din Chicago, şi Joe Lykken, teoretician în fizica particulelor la laboratorul Fermilab, vor explica într-o conferinţă săptămâna viitoare (articolul original a fost scris la data de 19 septembrie 2008 - n.n.) în Washington, DC, SUA, cum acceleratoarele de particule, sateliţii, telescoapele spaţiale şi detectoarele subterane sunt pe cale să arunce o rază de lumină asupra materiei întunecate şi a energiei întunecate.

Explicarea misterului materiei şi energiei întunecate ar putea deschide uşa către un mod complet nou de a înţelege Universul nostru. „Materia întunecată şi energia întunecată sunt cele mai importante teme din toată ştiinţa”, afirmă cosmologul Michael Turner, care va fi moderatorul conferinţei. Anul trecut, la Smithsonian, Turner a fost moderatorul unei alte conferinţe, una despre teoria corzilor, unul dintre cele mai controversate concepte din fizica particulelor în prezent. Turner, de la universitatea din Chicago, este renumit prin faptul că îi împinge pe susţinătorii teoriilor în afara zonei lor de confort, cu întrebări provocatoare. „Este un adevărat maestru”, spune Melody Curtis, coordonatorul senior pentru asociaţia Smithsonian. „El scoate tot ce este mai bun în oameni”.

Conferinţa va fi susţinută miercuri, 24 septembrie, la ora 7 p.m, la Muzeul Naţional de istorie naturală Smithsonian din Washington, DC. Taxa de intrare este de 20 dolari.

 

Materia întunecată

Oamenii de ştiinţă au găsit primele dovezi ale existenţei materiei întunecate în 1935. Ei au formulat ipoteza cum că îngrămădiri de materie întunecată au creat scenariul pentru galaxiile individuale, menţinându-le împreună, în timp ce planetele şi stelele se formau.

 

Energia întunecată

Cu aproximativ 10 ani în urmă, oamenii de ştiinţă au descoperit că o forţă de sens opus celei de mai sus acţiona în Univers, extinzându-i marginile într-un ritm din ce în ce mai alert (s-a descoperit că Universul este într-o expansiune accelerată - n.t.). Aceasta putea fi cauzată de energia întunecată, afirmă Turner.

Materia şi energia întunecate. Comparaţie

El spune că: „Materia întunecată şi energia întunecată sunt cei doi titani întunecaţi care au controlat evoluţia Universului”. Ca şi energia întunecată, materia întunecată a scăpat detectării directe, până acum. În afară de aceasta, cele două par să nu aibă multe în comun. "Materia întunecată este distribuită în mod inegal în Univers”, afirmă Lykken. „Pe de altă parte, energia întunecată, dacă într-adevăr există, este distribuită în mod egal prin tot Universul. Deci există tot atât de multă energie întunecată în acest birou, câtă există şi într-un cub de aceeaşi mărime, aflat în spaţiul intergalactic.”

Efectul similar gravitaţiei generat de energia întunecată nu este o forţă de atracţie. Vorbim în schimb de o forţă de respingere, care acţionează în mod contrar gravitaţiei, generând respingerea obiectelor unele faţă de altele, asemeni băieţilor şi fetelor la un dans în şcoala generală. Astfel că această entitate misterioasă se împrăştie din ce în ce mai departe în Univers.

Asta nu înseamnă ca galaxia noastră se va destrăma în viitorul apropiat, spune Turner. „În galaxia noastră, energia întunecată este copleşită de materia întunecată.” Dar înţelegerea energiei întunecate ar putea să ne dea o nouă viziune asupra viitorului Universului.

 


Cum se studiază materia şi energia întunecată?

În zilele noastre, folosind diferite unelte de cercetare în cele trei domenii de graniţă ale fizicii particulelor, cercetătorii lucrează împreună pentru a răspunde la întrebări despre antimaterie şi despre energia întunecată.

Pentru a descoperi cum s-a format Universul, oamenii de știință folosesc acceleratoare de particule, precum LHC în apropiere de Geneva, Elveţia, pentru a reproduce energii şi temperaturi care existau imediat după Big Bang. Din cauză că LHC va produce energii de şapte ori mai mari decât ale oricărui accelerator de particule înaintea lui, cercetătorii speră să producă şi să înregistreze particule care au dispărut imediat după Big Bang, inclusiv particule teoretice de materie întunecată.

Alte unelte pe care cercetătorii speră că le vor folosi pentru a obţine o mai bună înţelegere asupra originii Universului, îi vor ajuta să caute particule de materie întunecată ce călătoresc prin spaţiu şi trec prin Pământ. De asemenea, cercetătorii vor căuta efecte ale materiei întunecate şi ale energiei întunecate în spaţiu.

Cercetătorii au îmbunătăţit un experiment denumit Cryogenic Dark Matter Search (Căutarea Criogenică a Materiei Întunecate), prin adăugarea unei colecţii de detectoare subterane. Ei speră că vor identifica materia întunecată în timp ce ea trece prin interiorul Pământului.

Departamentul de Energie şi NASA lucrează la o misiune comună care va studia energia întunecată, care îşi propune să trimită un telescop în spaţiu pentru a verifica dacă expansiunea Universului se accelerează şi dacă energia întunecată este cauza pentru aceasta.

 

Entuziasmul unei generaţii

„Acesta este un moment extraordinar”, spune Turner. „Se întrevăd descoperiri la orizont. Şi dacă istoria este un exemplu, probabil că vom fi surprinşi.” Ce înseamnă toate acestea? Este de asemenea posibil ca aceste tipuri de experimente (acceleratorul de particule, detectoarele subterane pentru materie întunecată şi telescopul spaţial) să demonstreze că teoriile prezente despre materie întunecată şi despre energia întunecată sunt de fapt greşite. „Ceea ce ar însemna că am trecut la un nou nivel”, afirma Lukken. „Şi asta ar fi un lucru grozav”.


Cercetarea fundamentală duce la dezvoltări practice nebănuite

„Când oamenii de ştiinţă se jucau cu baterii şi magneţi, nu părea că va fi folositor pentru ceva, însă s-a dovedit a fi” , spune Lykken. Ideea că un magnet rotativ ar putea genera energie guvernează în prezent funcţionarea centralelor electrice din toată lumea. „Conexiunea dintre magnetism şi electricitate a revoluţionat societatea noastră”, susţine Lykken. „Este motivul pentru care acum noi nu îngheţăm în întuneric”.

Altă idee care părea să fie folositoare doar pentru stimularea intelectului a fost cea a mecanicii cuantice, formulată în 1920, pentru a explica comportamentul straniu al particulelor din interiorul atomilor. „Doar câteva persoane din întreaga lume au înţeles-o”, spune Lykken. ”Dar după aproximativ 30 de ani, John Bardeen a inventat tranzistorul bazat pe mecanica cuantică.” Şi acesta a stat de atunci la baza electronicii.

Instrumentele de cercetare pot de asemenea să-şi găsească noi întrebuinţări în diferite domenii, precum medicina. Cercetarea în domeniul fizicii particulelor a contribuit la apariţia Computer-Aided Tomography (scanări CAT, sau tomografie asistată de calculator), Magnetic Resonance Imaging (MRI, sau rezonanţă magnetică nucleară), Positron Emission Tomography (scanări PET, sau tomografie cu emisie de pozitroni) şi la tratarea cancerului.

Turner spune că el nu poate prezice cum înțelegerea materiei întunecate şi energiei întunecate vor fi folosite practic, dar el susţine că are încredere în puterea cercetărilor fundamentale. „Pe termen lung, cercetarea fundamentală nu numai că schimbă modul în care privim Universul”, spune el, ”dar schimbă de asemenea şi modul în care trăim, şi îl schimbă în bine”.

 

 

Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Discuss dark matters at the Smithsonian, cu acordul editorului.
Traducerea: Alina Valentina Tănăsescu.


Dacă găsiţi scientia.ro util, susţineţi site-ul printr-o donaţie.

Găzduire 2019: 485 €. Donat: 121.55


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!