AZ UNIVERZUM REJTÉLYEI – A sötét erő

A cím alapján egyesek talán a Star Warsra asszociálhatnak, ám nem erről van szó. De akkor mit takar ez a kifejezés? Ennek járunk utána. Akármennyire is hihetetlen mindaz, amit az univerzumban látunk, a csillagok, galaxisok, a por és gázfelhők, csupán a benne lévő anyag körülbelül 4%-a. Ha elemi részecskeként kívánjuk definiálni, akkor a protonok, neutronok, elektronok. Ezekből épülünk fel mi is. Ezt a 4%-nyi anyagot 4 féle erő uralja. Ez talán egy kicsit meglepő lehet, hogy csupán négy, mert fizikaórákra visszaemlékezve igen sokféle erő rémlik fel. Az a sokféle erő és kölcsönhatás valójában ennek a négy erőnek a megnyilvánulásai.

 

 

De melyek ezek?

Az egyik az elektromágneses erő. Ez uralja életünk egészét. Az hogy nem esünk át a falon, le tudunk ülni a székre, az is mind-mind elektromágneses kölcsönhatás. Arról van szó ugyanis, hogy az elektronok az atommagban úgymond kitömik az egyébként üres teret. Egy atom 99%-a ugyanis üres tér, jobban mondva az elektromágneses kölcsönhatás tölti ki. De a kémia sem más, mint elektromágneses kölcsönhatás. Azután ott van egy másik fontos erő: a gravitáció. Ezt nem kell különösebben magyarázni, ezt mindenki jól ismeri. Az univerzumban fontos szerepet tölt be, hiszen ez a vonzás tartja egybe a csillagokat, a naprendszereket, galaxisokat. A másik két fennmaradó erő már kevéssé közismert. Ezek az erős és gyenge kölcsönhatás. Az egyik az atommagok egyben tartásáért felel, a másik a radioktív bomlásért.

De hogyan születtek ezek az erők?

Az Ősrobbanás pillanatában még egyetlen erő létezett, de hamarosan kivált belőle a gravitáció. Ezt követően hasadt szét a megmaradó másik háromra. Hogyan működnek ezek az erők? Nos minden erőnek van egy erőátvivő részecskéje. Gyakorlatilag a kölcsönhatás ezen részecskék cserélgetése által jön létre. Az elektromágneses erő közvetítője a foton. A kölcsönhatásban részt vevők fotonokat cserélnek. A gravitáció közvetítője feltehetően az egyelőre nem bizonyított graviton, az erős kölcsönhatásé a gluon, míg a gyenge kölcsönhatásé a W-bozon.

Kanyarodjunk most vissza oda, hogy az univerzum 4%-a az, amiből mi is felépülünk. Miből van akkor a maradék? Nos körülbelül 25%-nyi a sötét anyag. A sötét anyag azért is érdekes, mert fényt nem nyel el, nem bocsát ki, csak a gravitáció hat rá. Csak gravitációs kölcsönhatással hat a normál anyagra. A maradék kb. 75%-a az univerzumnak a sötét energia. Erről még kevesebbet tudunk. Azt gyanítjuk, hogy antigravitációs hatása lehet, azaz nem vonz, hanem taszít. Felelős lehet azért, hogy az univerzum gyorsulva tágul.

 

 

Nemrégiben felmerült a hír, hogy sikerült megfejteni a sötét anyag egyik titkát, a sötét erőt (amely nem azonos a sötét energiával!). Merthogy ennek a különös anyagnak önálló erője van. Ezt az úgynevezett sötét foton közvetítené, az általunk jól ismert fotonnak valamilyen szimmetrikus párja. A feltételezés nagyon érdekes. Az észlelések egyelőre még nem nyertek bizonyítást, tehát a sötét foton léte még csak elméleti.

Hogyan fedezték fel a sötét anyagot, ha nem bocsát ki fényt?

Amikor a galaxisokban lévő csillagok mozgását figyelték a tudósok egy érdekes dolog állt elő. Mindenki azt várta volna, hogy a galaxis peremén lévő csillagok lassabban mozognak a cetrumban lévő társaikhoz képest. Ehelyett a mérések azt igazolták, hogy nagyjából ugyan akkora sebességgel mozognak, mint a középponthoz közelebb lévők. Ennek csak egy magyarázata lehet, mégpedig az, hogy több anyag van a galaxisban, mint amennyit látni lehet. A másik érdekes felfedezés a Hubble teleszkóphoz kapcsolódik, mellyel a Lövedék halmazt vizsgálták. Ezek összeütköző galaxis halmazok. Azt látták, hogy az összeütköző halmazban is több anyagnak kell lennie, mint amennyi a felvételeken látszik. Rá is bukkantak a hatalmas sötét anyagfelhőkre a halmaz két szélénél.

Vajon mi lehet a sötét anyag? Erre a válaszra a Darkside 50 kísérlet keresi a választ. Úgy vélik a tudósok, hogy a Wimp-nevű részecske lehet az egyik jelölt. Ez egy olyan részecske típus, mely úgynevezett gyengén kölcsönható részecske. Csak a gravitációs kölcsönhatásban vesz részt. Úgy kívánják felfedezni, hogy az Alpokban a hegység alá fúrt laboratóriumokban például folyékony Xenonba ágyazott detektorokkal akarják kimutatni. Amikor egy ilyen Wimp egy xenon atomnak ütközik gyenge fényfelvillanás zajlik majd le.

 

 

És vajon hogyan fedezték fel a sötét erőt?

A kutatók azt szerették volna megtudni, hogy az univerzum tágulása mennyit lassult az ősrobbanás óta. Úgy gondolták ugyanis, hogy a benne lévő anyag gravitációja fékezi, lassítja a tágulást. Távoli galaxisokban lévő szupernóvák spektrumát kezdték vizsgálni. Ekkor jött a felfedezés, hogy az univerzum korábban lassabban tágult, mint ma. Tehát ma a tágulás üteme gyorsul.

Magyar kutatók is dolgoznak a sötét erő titkának megfejtésén: Krasznahorkay Attila és csapata, a debreceni a Magyar Tudományos Akadémia Atommakutató Intézetéből feltételezik egy új, az elektronnál harmincnégyszer nehezebb bozon létezését, amelyet akkor fedeztek fel, amikor a sötét elektron utáni kutatás során protonokat ütköztettek lítium-7 izotópokkal. Az ütközések instabil berillium-8 izotópokat eredményeztek, amelyek aztán szétbomlottak protonokra és elektronokra. A megfigyelések arra utaltak, hogy a berilium-8 egy kis része egy új, mindeddig ismeretlen részecske formájában sugárzott szét.

Igen fontos, hogy minél többet megtudjuk az világegyetemet kitöltő sötét anyagról és az arra ható sötét erőről. A sötét anyag nagyon fontos szerepet játszik az életünkben, mivel van gravitációja. Ma már a tudósok körében nem vitatott, hogy a sötét anyag felelős a galaxisok kialakulásáért és azok egyben tartásáért. Úgy működik mint valami ragasztó. Igyekszik a tágulás ellenében összetartani a galaxishalmazokat. A sötét energia ezzel szemben szétfeszíti világunkat, a sötét anyag ellentéte.

Az univerzum jövőbeli sorsa is a sötét anyag és a sötét energia harcának kimenetelétől függ. Mostani méréseink szerint a világegyetem gyorsulva tágul. Ha az a tágulási ütem folytatódik, az univerzum végül elpusztul, szétszakad, vagy egyszerűen teljesen kiüresedik. Nem tudjuk még biztosan, mi lesz a vég, de egy bizonyos, hogy egyszer eljön.



Garzó László írása

Forrás:

Popular Mechanics

Wikipedia

 

Ha tetszett a cikk, kérlek oszd meg másokkal is: