wczytywanie strony...
Instytut Karpacki Baner Innowacyjna edukacja

Niewidzialna materia

Gromady galaktyk to skupisko od kilkudziesięciu do kilku tysięcy galaktyk. Galaktyka zaś, to duży, związany układ gwiazd, pyłu i gazu międzygwiazdowego, ilość gwiazd sięga liczby od 107 do 1012 . To wprost niewyobrażalne skupiska masy. Ta masa jest zwana zwykłą, barionową. Można ją doświadczać i obserwować. Człowiek jest także zbudowany z takiej masy.

Największe gromady galaktyk pędzą przez wszechświat z prędkością nawet 800 km/s. Tylko prawie 4 razy wolniej niż światło. Należy dodać, że galaktyki przyspieszają i w takim tempie następuje ekspansja wszechświata. Z tymi prędkościami jest niesamowita sprawa. Cała galaktyka, w której znajduje się Układ Słoneczny wiruje wokół niezwykle masywnej czarnej dziury z prędkością 250 km/s. Ziemia kręci się wokół słońca z prędkością „tylko” 28 km/s. Zagadnienie prędkości słusznie zgłębiał Albert Einstein, ale to osobna sprawa.

Te wielkie masy i prędkości skłoniły fizyków do pewnej refleksji i zasadniczego pytania: dlaczego te galaktyki trzymają się "w kupie"? Galaktyki powinny być rozrzucone w różnych kierunkach, ale tak się nie dzieje. Mogła je trzymać grawitacja, ale masy w galaktykach było za mało. Mimo tak wielkich mas, było ich za mało, bo odległości i prędkości były zbyt duże.

Co zatem trzymało galaktyki w kupie? Nie mogła to być grawitacja, bo masy były zbyt małe. Prowadzono badania. Fritz Zwicky prowadził je zaciekłe w latach 30-tych XX wieku, potem Vera Rubin w latach 70-tych. Zorientowali się, że galaktyki zachowują się dziwnie i musi istnieć „coś” jeszcze. Materia jaka jest znana i dostrzegana stanowi zaledwie 5%. Reszta to COŚ niewiadomego, ale istniejącego, ponieważ tylko tak można wyjaśnić obecny ruch galaktyk.

Tak powstała nazwa CIEMNA MATERIA. To w sumie nazwa niewiedzy. Bardziej adekwatna nazwą byłaby NIEWIDZIALNA materia. To zdumiewające, ale ta materia jest podstawowym budulcem wszechświata. Powietrza także nie widzi człowiek, ale przynajmniej zna jego skład. Ale jaki skład ma ciemna materia?

Pojawiły się różne koncepcje. Oparto się jednak o MODEL STANDARDOWY, wielkie odkrycie XX wieku, które zdefiniowało zestaw cząstek elementarnych widzialnej materii. To wydawał się właściwy kierunek. Wykluczono większość cząstek. Jakoś pasowało „nieuchwytne” neutrino, ale ta koncepcja upadła, bo mas neutrin było zdecydowanie za mało, aby zrównoważyć deficyt grawitacji mas galaktyk. Model standardowy okazał się zbyt ubogi i nie uwzględnia składników ciemnej materii.

Zauważono jednak, że ciemna materia bardzo słabo oddziałuje z istniejącą materią, także ze światłem. Jest jednocześnie STABILNA, ponieważ przetrwała od wielkiego wybuchu. Ma także inklinacje do skupiania się, w przeciwieństwie do neutrin, które się rozpierzchają.

Ta skłonność do koncentrowania się ciemnej materii odegrała zasadniczą rolę przy kształtowaniu się dużych struktur, galaktyk i ich gromad we wszechświecie. Ten przecież kształtował się, po wielkim wybuchu z czegoś, co przypominało „zupę” cząstek, która posiadała rzadsze i gęstsze skupiska. To właśnie ciemna materia wpłynęła na przekształcenie się skupisk cząstek w obiekty jakie są znane: gwiazdy, planety, galaktyki, gromady. Dzięki ciemnej materii powstała również Ziemia.

Ciemna materia posiada zatem siłę sprawczą. Dowodem jej istnienia jest zachowanie się galaktyk, ale to takie rozumowanie nie wprost, a metodą pośrednią, bo pojawia się zaprzeczenie, że jeżeli nie grawitacja, to coś innego musi istnieć.

Jest jeszcze jeden poważny dowód na istnienie ciemnej materii. To obserwacja tzw. mikrofalowego promieniowania tła. To promieniowanie dochodzące teraz od chwili tuż po wielkim wybuchu. Układ docierających fotonów, rozkład ich energii, pozwala na określenie temperatury w różnych regionach kosmosu. To z kolei pozwala obliczyć masę całej materii we wszechświecie. Wyniki zaskoczyły wszystkich. Okazało się, że suma całej WIDZIALNEJ materii i gazów stanowi zaledwie 15% materii we wszechświecie. Tak potwierdziło się, że pozostałe 85%, to coś innego, jakaś inna substancja i jest ważnym składnikiem rzeczywistości nazwana ciemną materią.

Wiele wskazuje, że na wczesnym etapie wszechświat był zdominowany przez zwykłą materię, ale z czasem większą rolę odgrywała ciemna materia, która miała funkcje FORMACYJNĄ. Ale jak to mogło przebiegać od początku…

13,7 miliarda lat temu następuje wielki wybuch. Pojawia się zbiór cząstek zwykłej i ciemnej materii. Siły grawitacyjne ciemnej materii pomagają formować się zwykłej materii. Po 300 milionach lat jest tej materii na tyle dużo, aby powstały pierwsze gwiazdy. Po jednym miliardzie lat ciemna materia pozwala sformować się pierwszym galaktykom. Po 10 miliardach lat niezliczone galaktyki utworzyły strukturę wszechświata o wielkich rozmiarach podobną do bąbli, czy układu sieci. To także stało się dzięki siłom grawitacyjnym ciemnej materii.

To sugeruje, że istnieje jakaś silna INTERACJA pomiędzy zwykłą materią, a ciemną materią. Mało tego, wychodzi na to, że ona odgrywa coraz większą rolę niż zwykła materia, choćby z tego względu, że jest jej 5 razy więcej.

Czyżby zwykła materia została zepchnięta na margines wydarzeń we wszechświecie? Ale jak wyjaśnić, że z jednej strony trudno dotrzeć do wyraźnych symptomów interakcji ciemnej materii ze światłem i zwykłą materią, a jednocześnie można stwierdzać jej zasadniczy wpływ na formowanie się znanego nam wszechświata. To wygląda na paradoks.

Nie można bowiem stwierdzić empirycznie oddziaływania czegoś, co w istocie oddziałuje silenie i determinuje rozwój wszechświata. To dość niepokojące i frustrujące. Dodatkowo, ludzkość nie zna składu ani struktury czegoś, co wpłynęło na rozwój wszechświata i ma wpływ na jego przyszłość.

Badania metodami pośrednimi doprowadziły do obserwacji faktu istnienia ciemnej materii, ale metody bezpośrednie mogą doprowadzić do wiedzy o sile i zawartości ciemnej materii. Naukowcy próbują badać zagadnienie.

Tworzone są podziemne detektory, które wykluczą wpływ innego promieniowania. Podobno ciemna materia oddziałuje z jadrami argonu i ksenonu. Można także odtwarzać warunki wczesnego wszechświata i wejrzeć głęboko w przeszłość, głębiej niż docierają najczulsze teleskopy.

W Genewie badacze odtwarzają warunki, które miały miejsce po wielkim wybuchu, indukowane są zderzenia ciężkich jąder i powstania cząstek ciemnej materii. Może tą drogą uda się dojść do przełomu w sprawie ciemnej materii, chociaż po 3 milionach zderzeń protonów nie udało się potwierdzić istnienia cząstek ciemnej materii. Uparcie prowadzą eksperymenty także w Japonii i we Włoszech.

Pewne nadzieje na rozwikłanie zagadki ciemnej materii daje fizyka teoretyczna i hipoteza SUPERSYMETRII, która zadawalająco pasuje do modelu matematycznego ciemnej materii. Podobno cząstka ciemnej materii może być supersymetryczna, cokolwiek to znaczy.

Odkrycia fizyki mają logikę zaskakującą i nieuporządkowaną. Na potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa czekano 50 lat, na stwierdzenie fal grawitacyjnych 100 lat. Nauka rozwija się skokowo. Są lata chude, po czym następuje wysp odkryć. Dużo w nauce zmieniłoby odkrycie grawitacji kwantowej, czyli połączenie teorii względności z mechaniką kwantową. Na to odkrycie ludzkość czeka już 100 lat.

Ciemna materia jest także blisko zagadnienia CIEMNEJ ENERGII, choćby z dwóch powodów, aż 70% wszechświata jest zdominowane przez ciemną energię. Poza tym, nazwa „ciemna” także zbliża te problemy, bo ten przymiotnik oznacza ludzką niemoc i niewiedzę.

Tak, ludzkość zdecydowanie więcej nie wie, niż wie. Wiedza może być zastępowana przez wiarę. Wiedza to pewność, a ona wyklucza wiarę i nadzieję. Chęć posiadania wiedzy jest szlachetna, ale ma także w sobie pewną krztę arogancji, bo chce zastąpić wiarę. Oświecenie dlatego wzbudzało irytację hierarchów kościelnych.

Dzisiejsze czasy także nie są okresem kultu wiedzy i nauki. Tym bardziej potrzebny jest wstrząs WIELKIEGO ODKRYCIA. Nauka czeka na kogoś o zdolnościach Einsteina. Religie zaś oczekują na przybycie mesjasza, pierwsze albo powtórne. Oczekiwanie jest zatem stanem wspólnym dla wszystkich. Kto jednak lubi czekać? Cierpliwość czekania człowieka wszak skończy się z jego śmiercią.

Czyżby wychodzi na to, że tylko wiara daje pewien komfort? Jest jeszcze możliwość pogodzenia się z losem, akceptacja stanu. To znowu rodzi dyskomfort wybierania, to zakłada czynnik wolicjonalny, a to ogranicza poczucie bezpieczeństwa. Wybieranie versus akceptowanie. Ale i tę alternatywę trzeba rozstrzygać.

Ale przecież można żyć bez wiedzy na temat ciemnej materii, energii, grawitacji kwantowej i wielu innych deficytów współczesnej nauki. To kwestia priorytetów.


Zamknij