Vesolje je sestavljeno iz veliko več kot le tistega, kar vidimo s prostim očesom. Čeprav teleskopi razkrivajo nešteto osončij z milijardami zvezd, fiziki in astronomi verjamejo, da je vidna snov majhen delček celotne slike. Približno 85 odstotkov mase vesolja naj bi predstavljala nevidna »temna snov«. Ta skrivnostna snov ne reagira z elektromagnetnim sevanjem, kot je svetloba, zato je ne moremo neposredno opazovati. Kljub desetletjem iskanja pa je znanstvenikom še ni uspelo neposredno zaznati, kar odpira mnoga vprašanja, je nedavno poročala revija Smithsonian magazine.
Dokazi za obstoj temne snovi
Ideja temne snovi sega v trideseta leta prejšnjega stoletja, ko so astronomi opazili, da vidna masa ne pojasni hitrosti vrtenja. Rotacijske krivulje, ki prikazujejo hitrost zvezd glede na oddaljenost od središča galaksije, so kazale na prisotnost dodatne, nevidne mase.
Dodatne dokaze so prinesla opazovanja kopic galaksij. Gravitacijsko lečenje oziroma gravitacijsko fokusiranje, pojav, kjer gravitacija masivnih objektov ukrivlja svetlobo oddaljenih galaksij, kaže na vpliv nevidne snovi. Zlasti opazovanja trkov med kopicami galaksij, kot je znamenita »Bullet Cluster«, podpirajo idejo, da še neka snov vpliva na dinamiko vesolja.
Kozmično mikrovalovno ozadje, sevanje iz zgodnjega vesolja, prav tako namiguje na nepravilnosti, ki jih je težko pojasniti drugače. Te »vroče« in »hladne« točke na nebu nakazujejo na strukture, ki so nastale pod vplivom nevidne mase.
Iskanje nevidnih delcev
Dolgo časa so znanstveniki verjeli, da temno snov sestavljajo šibko interagirajoči masivni delci ali WIMP-i. Ti hipotetični delci naj bi nastali ob Velikem poku in le šibko interagirali z običajno snovjo, zaradi česar so izjemno težko zaznavni. Kljub številnim poskusom z naprednimi detektorji pa WIMP-ov še niso neposredno zaznali.
»Zdi se, da izgubljajo na priljubljenosti,« je za Smithsonian Magazine komentiral Sean Tulin, teoretični fizik z Univerze York v Torontu. Mnogi znanstveniki namreč zdaj raziskujejo alternative, kot so aksioni, sterilni nevtrini in celo ideja o »temnem sektorju«, ki bi lahko vključeval več vrst temnih delcev.
Nedavni poskusi, kot je LUX-ZEPLIN v Južni Dakoti, so uspeli omejiti možne mase WIMP-ov, vendar še vedno niso prinesli dokončnih rezultatov. Eksperimenti se približujejo t.i. »nevtrinskemu dnu«, kjer bi ozadje nevtrinov, osnovnih delcev z zelo majhno maso, otežilo zaznavanje temne snovi.
Nove smeri raziskovanja
Zaradi pomanjkanja dokazov obstoja WIMP-ov se torej pozornost usmerja na druge kandidate. Aksioni, teoretični delci iz sedemdesetih let, če tako rečemo, so postali vroča tema. Če obstajajo, bi lahko pojasnili nekatere anomalije v močni jedrski sili in prispevali k masi temne snovi v vesolju.
Astronomi medtem uporabljajo vesoljske teleskope za iskanje posrednih dokazov. Opazujejo okoli galaksij in iščejo znake trkov med delci temne snovi, ki bi oddajali visokoenergijske gama žarke. Preučujejo tudi zvezdne tokove v našem osončju, da bi razumeli razporeditev temne snovi.
Ali potrebujemo novo fiziko?
Nekateri znanstveniki predlagajo, da temna snov morda sploh ne obstaja in da bi morali namesto tega prilagoditi naše razumevanje gravitacije. Čeprav je Einsteinova splošna teorija relativnosti doslej prestala vse preizkuse, bi lahko majhne prilagoditve odpravile potrebo po temni snovi. Večina fizikov pa vendarle meni, da to ne pojasni vseh opazovanj, zlasti tistih, povezanih z gravitacijskim lečenjem in kozmičnim mikrovalovnim ozadjem.
Kljub frustracijam zaradi pomanjkanja neposrednih dokazov znanstveniki nadaljujejo z iskanjem. Razumevanje temne snovi medtem ostaja ena največjih znanstvenih skrivnosti našega časa. »Če bi jo rešili, bi bil to izjemen dosežek človeške radovednosti,« je dejala Tracy Slatyer, teoretična fizičarka z MIT.
