Misterije tamne materije. Almanah “Dan po dan”: Nauka. Kultura. Obrazovanje Misterije tamne materije
Budući da je teorija relativnosti osnova kosmologije, onda svi eksperimenti za provjeru njene istinitosti također doprinose opravdanju kosmologije. Međutim, imajući teoriju relativnosti kao svoju osnovu, kosmologija se ne svodi na nju i, stoga, ima svoju vlastitu opservacijsku bazu.
Sve do ranih 90-ih godina dvadesetog stoljeća, opservacijska baza kosmologije razvijala se u okvirima tradicionalnim za cijelu astronomiju. Sve više ih je pušteno u rad veliki teleskopi, širi se talasni opseg posmatranja. Dugo vremena su predmet istraživanja bile samo galaksije i srodni fenomeni, na primjer, kvazari. Kvalitativno nova era u razvoju kosmologije započeo je 1992. godine otkrićem takozvanog kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja (koje se pojavilo, kako se sugerira, u trenutku “velikog praska”), koje sadrži informacije o mnogim parametrima i procesima u Univerzumu. Vrijednost podataka dobivenih proučavanjem kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja je veliki značaj također zato što nosi informacije o vrlo ranoj fazi širenja Univerzuma, kada još nije bilo galaksija.
Klasična kosmologija, u obliku u kojem je postojala u vrijeme Einsteina i Friedmana, dopuštala je bilo kakve vrijednosti gustoće Univerzuma - i veće i manje od kritične vrijednosti. Nije slučajno što se vrijednost gustine naziva kritičnom. Samo na ovoj (kritičnoj) vrijednosti prostorna zakrivljenost Univerzuma jednaka je nuli i njegov glavni parametar - barion, odnosno ono od čega se materija sastoji, ispada da je neovisan o vremenu. Dostignuća u proučavanju Univerzuma poslednje decenije uključuju, pre svega, promenu ideja o gustoći Univerzuma: dobijeni su podaci da je ukupna gustina Univerzuma jednaka kritičnoj vrednosti sa velikom preciznošću.
To nije bilo iznenađenje - većina teoretičara ga je smatrala najvjerovatnijim od ranih 1980-ih, kada je predložen sada općeprihvaćeni koncept kosmološke inflacije - model vrlo brzog širenja Univerzuma u ranoj fazi njegove evolucije. .
Svi su iskusili inflaciju u privredi, a malo ko može reći da je to pozitivna pojava. Kod kosmološke inflacije je obrnuto - ona je uspješno riješila gotovo sve probleme klasične kosmologije i značajno smanjila relevantnost preostala dva ili tri.
Činjenica da obična materija praktično nema uticaja na dinamiku širenja Univerzuma odavno je čvrsto utvrđena činjenica. Sredinom 1970-ih, proučavanje procesa u svemiru koji se širi - uglavnom formiranje jezgri deuterijuma, litijuma i izotopa helijuma s atomskom težinom 3 i 4 - pokazalo je da broj formiranih jezgara ovisi o ukupnom broju bariona. .
Dakle, konačnu tačku u rješavanju problema tamne materije koja interagira sa barionima samo gravitaciono postavila je nedavna istraživanja kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, koja su odredila gustoću tamne tvari s velikom preciznošću. Međutim, pitanje njene fizičke prirode i dalje ostaje otvoreno, budući da do sada nije eksperimentalno zabilježen niti jedan tip takve čestice.
Drugi problem je fizička priroda same kosmološke konstante: da li je ekvivalentna onoj koju je uveo Ajnštajn, ili je nešto drugačije. Dominacija kosmološke konstante u Univerzumu radikalno se odražava u njegovoj evoluciji - takav Univerzum se ubrzano širi i ima veću starost (sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze) od Univerzuma u kojem je ta konstanta jednaka nuli.
Sa teorijske tačke gledišta, prisustvo kosmološke konstante još nema ozbiljna ili barem općeprihvaćena opravdanja. Umjesto toga, može se nazvati „ekstra“ veličinom, ali naše ideje o Univerzumu ne bi se dramatično promijenile kada bi se pokazalo da je kosmološka konstanta zapravo jednaka nuli (ili toliko mala da se ne može odrediti s postojećim nivoom tehnologija). Međutim, kosmologija, kao i sve prirodne nauke, izgrađen je na temelju opservacijskih podataka, a ovi podaci ukazuju na njegovu značajnu vrijednost.
Živimo u svijetu čija je dinamika širenja pod kontrolom nama nepoznatog oblika materije. Jedino što sigurno znamo o njemu je činjenica njegovog postojanja i jednačina njegovog vakuumskog stanja. Ne znamo da li se jednačina stanja menja tamna energija tokom vremena i ako se promeni, kako onda. To znači da su sve rasprave o budućnosti Univerzuma u suštini spekulativne i zasnovane na estetskim stavovima njihovih autora.
Na osnovu materijala iz časopisa “Nauka i život”
Originalni članak je na web stranici NewsInfo
za časopis "Čovek bez granica"
Prije ili kasnije naš svijet će prestati da postoji. Baš kao što je nekada nastao iz jedne čestice manje od atoma. Naučnici u to već dugo ne sumnjaju. Međutim, ako je ranije dominantna teorija bila da će smrt Univerzuma nastupiti kao rezultat njegovog ubrzanog širenja i, kao posljedica toga, neizbježne “termalne smrti”, onda se otkrićem tamne materije ovo mišljenje promijenilo.
MRAČNE SILE UNIVERZUMA
Stručnjaci kažu da bi cijeli ogromni kosmos mogao propasti uslijed njegovog kolapsa, usisan u neku džinovsku crnu rupu, koja je dio misteriozne "tamne materije".
U hladnim dubinama svemira od stvaranja svijeta ratuju dvije nepomirljive sile - tamna energija i tamna materija. Ako prvi osigurava širenje Univerzuma, onda drugi, naprotiv, nastoji da ga uvuče u sebe, da ga sabije u zaborav. Ova konfrontacija se odvija sa različitim stepenom uspeha. Pobjeda jedne od sila nad drugom, narušavanje kosmičke ravnoteže, jednako je pogubna za sve stvari.
Ajnštajn je takođe sugerisao da u svemiru ima mnogo više materije nego što možemo da vidimo. U istoriji nauke bilo je situacija kada se kretanje nebeskih tela nije pokoravalo zakonima nebeske mehanike. Po pravilu se ovo misteriozno odstupanje od putanje objašnjava postojanjem nepoznatog materijalnog tijela (ili više tijela). Tako su otkriveni planeta Neptun i zvijezda Sirijus B.
SPACE CLAMPS
Godine 1922. astronomi James Jime i Jacobus Kapteyn proučavali su kretanje zvijezda u našoj galaksiji i zaključili da je većina materije u galaksiji nevidljiva; U ovim radovima se prvi put pojavio termin „tamna materija“, ali ne odgovara u potpunosti današnjem značenju ovog pojma.
Astronomi su dugo bili svjesni fenomena ubrzanog širenja Univerzuma. Promatrajući udaljenost galaksija jedne od druge, otkrili su da se ta brzina povećava. Energija koja gura prostor u svim smjerovima, poput zraka u balonu, nazvana je „mrakom“. Ova energija odguruje galaksije jedna od druge, djeluje protiv sile gravitacije.
Ali, kako se pokazalo, njene moći nisu neograničene. Postoji i neka vrsta kosmičkog "ljepka" koji sprečava galaksije od širenja. A masa ovog "ljepka" znatno premašuje masu vidljivog univerzuma. Ova ogromna sila nepoznatog porekla nazvana je tamna materija. Uprkos prijetećem nazivu, ovo drugo nije apsolutno zlo. Sve se radi o krhkoj ravnoteži kosmičkih sila na kojoj počiva postojanje našeg naizgled nepokolebljivog svijeta.
Zaključak o postojanju misteriozne materije, koja nije vidljiva, nije zabilježena ni jednim od instrumenata, ali čije se postojanje može smatrati dokazanim, donesen je na osnovu povrede. gravitacioni zakoni Univerzum. Bar kako ih poznajemo. Primijećeno je da zvijezde u spiralnim galaksijama poput naše imaju prilično veliku brzinu rotacije i, prema svim zakonima, s tako brzim kretanjem bi jednostavno trebale odletjeti u međugalaktički prostor pod utjecajem centrifugalne sile, ali to ne rade. Drži ih neka vrlo jaka gravitaciona sila, koju niko od poznatih ne registruje ili zarobljava moderna nauka načine. Ovo je navelo naučnike na razmišljanje.
VJEČNA BORBA
Kada ne bi postojale ove neuhvatljive tamne „zapornice“, ali superiorne po gravitacionoj sili u odnosu na sve vidljive kosmičke objekte, onda bi se nakon nekog dužeg vremena brzina širenja Univerzuma pod uticajem tamne energije približila granici na kojoj bi došlo do pucanja svemira. prostor-vremenski kontinuum bi se desio. Svemir će se uništiti i Univerzum će prestati da postoji. Međutim, to se još uvijek ne dešava.
Astrofizičari su otkrili da su prije oko 7 milijardi godina gravitacija (u kojoj dominira tamna materija) i tamna energija bile u ravnoteži. Ali svemir se proširio, gustoća se smanjila, a snaga tamne energije porasla. Od tada dominira našim univerzumom. Sada naučnici pokušavaju da shvate da li će se ovaj proces ikada završiti.
Danas je već poznato da se Univerzum sastoji od samo 4,9% obične materije - barionske materije, koja čini naš svijet. Većina (74%) čitavog Univerzuma sastoji se od misteriozne tamne energije, a 26,8% mase u Univerzumu otpada na nekontrolisanu fizički zakoni, čestice koje je teško detektovati zvane tamna materija.
Do sada, u nepomirljivoj vječnoj borbi između tamne materije i tamne energije pobjeđuje ova potonja. Izgledaju kao dva rvača u različitim težinskim kategorijama. Ali to ne znači da je borba gotova. Galaksije će nastaviti da se raspršuju. Ali koliko će ovaj proces trajati? Prema najnovijoj hipotezi, tamna materija je samo jedna od manifestacija fizike crnih rupa.
CRNE RUPE SU MNOGO TAMNE MATERIJE?
Crne rupe su najmasivniji i najmoćniji objekti u poznatom svemiru. Oni tako snažno savijaju prostor-vrijeme da čak ni svjetlost ne može pobjeći njihovim granicama. Stoga ih, baš kao i tamnu materiju, ne možemo vidjeti. Crne rupe su neka vrsta centara gravitacije za ogromna prostranstva svemira. Može se pretpostaviti da se radi o strukturiranoj tamnoj materiji. Upečatljiv primjer Ovo su supermasivne crne rupe koje žive u centru galaksija. Gledajući centar, na primjer, naše Galaksije, vidimo kako se zvijezde oko njega ubrzavaju.
Anne Martin sa Univerziteta Cornell napominje da je jedina stvar koja bi objasnila ovo ubrzanje supermasivna crna rupa. O postojanju tamne materije, kao i crnih rupa, možemo suditi samo na osnovu njihove interakcije sa okolnim objektima. Stoga, posmatramo njegove efekte u kretanju galaksija i zvijezda, ali ga ne vidimo direktno; ne emituje niti apsorbuje svetlost. Logično je pretpostaviti da su crne rupe samo nakupine tamne materije.
Može li jedna od džinovskih crnih rupa, koja će na kraju progutati ne samo okolni prostor, već i svoje manje moćne „rupaste“ rođake, progutati cijeli Univerzum? Pitanje o tome ostaje otvoreno. Prema naučnicima, ako se to dogodi, neće biti ranije nego za 22 milijarde godina. Dakle, to je dovoljno za naš život. U međuvremenu svijet nastavlja svoje putovanje između Scile tamne energije i Haribde tamne materije. Sudbina Univerzuma zavisiće od ishoda borbe ove dve dominantne sile u svemiru.
TESLINO PROROČANSTVO
Postoji, međutim, takođe alternativni pogled o problemu tamne materije. Između misteriozne supstance i teorije Nikole Tesle o univerzalnom etru mogu se pronaći određene paralele. Prema Ajnštajnu, etar nije prava kategorija, već postoji kao rezultat pogrešnih naučnih pogleda. Za Teslu, etar je stvarnost.
Prije nekoliko godina, na uličnoj rasprodaji u New Yorku, ljubitelj antikviteta kupio je sebi vatrogasnu kacigu, pohabanu vremenom. Unutar njega, ispod podstave, ležala je stara sveska. Sveska je bila tanka, sa izgorjelim koricama i mirisala je na buđ. Listovi, požutjeli od vremena, bili su prekriveni mastilom koje je vremenom izblijedjelo. Kako se ispostavilo, rukopis je pripadao čuvenom pronalazaču Nikoli Tesli, koji je živeo i radio u SAD. Snimak objašnjava teoriju etera, u kojoj se mogu pronaći nesumnjive naznake otkrića neuhvatljive tamne materije decenijama nakon njegove smrti.
„Šta je eter i zašto ga je tako teško otkriti? - piše pronalazač u rukopisu. - Dugo sam razmišljao o ovom pitanju i došao do sledećih zaključaka. Poznato je da što je supstanca gušća, to je veća brzina širenja talasa u njoj. Upoređujući brzinu zvuka u vazduhu sa brzinom svetlosti, došao sam do zaključka da je gustina etra nekoliko hiljada puta veća od gustine vazduha. Ali etar je električno neutralan i stoga vrlo slabo stupa u interakciju s našim materijalnim svijetom, štoviše, gustoća supstance materijalnog svijeta je zanemarljiva u odnosu na gustinu etera.”
Prema naučniku, nije etar ono što je eterično - to je naš materijalni svet koji je eteričan za etar. Tako on nudi mnogo pozitivniji pogled na tamnu materiju, videći u njoj neku vrstu iskonske supstance, kolijevku Univerzuma. Ali ne samo. Prema Tesli, veštim pristupom moguće je dobiti neiscrpne izvore energije iz tamne materije etra, prodreti u Parallel Worlds pa čak i uspostaviti kontakte sa inteligentnim stanovnicima drugih galaksija. “Mislim da su zvijezde, planete i cijeli naš svijet nastali iz etra kada je iz nekog razloga dio postao manje gust. Kompresujući naš svijet sa svih strana, eter pokušava da se vrati u prvobitno stanje, a unutrašnji električni naboj u supstanciji materijalnog svijeta to sprječava. S vremenom, izgubivši svoj unutarnji električni naboj, naš svijet će biti komprimiran eterom i pretvoriti se u eter. Etar je napustio etar i otići će“, tvrdi Tesla.
Maria Saprykina
MISTERIJA TAMNE MATERIJE
Nevidljiva materija, tj. astrofizičari ga nazivaju tamnim i ne emituju i ne apsorbuju svetlost i detektuju ga gravitacijom koju stvara. Prisutan je svuda - od galaktičkih skala do superjata galaksija. Njegova masa je mnogo veća od mase vidljive materije, ali je misterija šta je zapravo. To vjerojatno još nisu otkrivene elementarne čestice ili crne rupe male mase i hipotetičke crvotočine. O tome je u svom članku na engleskom govorio član astrosvemirskog centra Physical Institute njima. P.N. Lebedev RAS (Moskva) i Međunarodna akademija im. Nilsa Bohr (Kopenhagen, Danska), dopisni član RAS Igor Novikov. Prevod je napravio dopisni član Ruske akademije nauka Viktor Abalakin i objavljen u časopisu Earth and the Universe.
Dakle, priroda tamne materije je jedna od glavnih misterija moderne kosmologije. Otkriće i istraživanje ovog fenomena ima prilično dugu istoriju. Stručnjaci se bave ovom temom već 85 godina. Danas je ovaj problem glavni u cijeloj astrofizici.
Još prije 30, pa čak i 20 godina, astronomi su vjerovali: masa tamne tvari koja prevladava u svemiru određuje njegovu dinamiku i zakrivljenost trodimenzionalni prostor. Ali danas znamo mnogo više. Posmatranje u okviru temperaturnih mjerenja anizotropije u kosmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju (a pojavilo se odmah nakon rođenja Univerzuma i nosi važne informacije o njegovoj evoluciji), podaci o stupnju distribucije helijuma i drugih svjetlosnih elemenata i formiranju svemira. strukture Univerzuma ukazuju: obična materija (barionske - barion (teške) elementarne čestice čija masa nije manja od mase protona učestvuju u svim fundamentalnim interakcijama)) su odgovorne za približno 4% materijalnog sadržaja kosmosa. Ispostavilo se da smo od toga napravljeni zvijezde, planete, plin, prašina i mi sami, a preostalih 96% je “tamni” sektor sa otprilike 23% tamne materije i otprilike 73% tamne energije. Poznato je: materija o kojoj je reč izaziva efekat gravitacionog privlačenja, baš kao i obična materija, a tamna energija, naprotiv, izaziva gravitaciono odbijanje. Potonji zaista prevladava u Univerzumu, iako stručnjaci još uvijek ne znaju ništa o njegovoj fizičkoj prirodi.
Tamna materija ima gravitacioni uticaj na širenje svetlosti iz udaljenih izvora (tzv. gravitaciono sočivo). Važan podatak dolazi i iz analize kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja i procesa formiranja strukture Univerzuma iz malih početnih nehomogenosti. Ali upravo nas gravitaciona sila tamne materije zanima koja je neophodna za formiranje jata i galaksija. Većina kosmologa, navodi Novikov, razvija ideju o vrsti tamne materije koja se zove hladna materija. Mnogi od njih su uvjereni: sastoji se od čestica formiranih u ranom, vrućem periodu evolucije svemira, ali još uvijek postoje u našem vremenu. Lista elemenata koji se mogu uključiti u njih je vrlo opsežna: to su uglavnom hipotetičke čestice - recimo, aksioni ili supersimetrični relikti. Eksperimenti su sada pokrenuti u potrazi za njima direktno i indirektno. Kao rezultat, to je sasvim moguće direktna lokacija tamna materija, ali, prema autoru članka, njena fizička priroda ostaje misterija.
U međuvremenu, pored čestica koje su još uvijek nepoznate nauci i koje zanimaju fizičare, postoje i drugi objekti od kojih se može sastojati tamna materija. Neki od njih su sami po sebi zadivljujući - i, usput, ništa manje važni za razvoj nauke: to su relativistička tamna tijela (primarne crne rupe i crvotočine).
Hipoteza o postojanju primordijalnih crnih rupa takođe ima veoma dugu istoriju. Zahvaljujući istraživanjima domaćih naučnika akademika Jakova Zeldoviča i Igora Novikova 1961. godine, te 1971. engleskog teorijskog fizičara Stephena Hawkinga, možemo zaključiti: u ranim fazama svemira (prije oko 13 milijardi godina) postojale su male crne rupe. , njihove mase bi mogle biti manje od mase zvijezda. Proračuni pokazuju da su oni čija je početna masa bila manja od milijardu tona sada potpuno izgubili energiju zbog kvantnog zračenja; teži su preživjeli do danas.
Glavno pitanje je da li se mogu otkriti astronomskim putem ako zaista postoje u svemiru? Da biste pronašli male crne rupe, potrebno je znati emisiju njihovih tvrdih kvanta. Posmatranje potonjeg značajno bi doprinijelo identifikaciji primordijalnih crnih rupa, ali do danas nijedna od njih nije otkrivena. Utvrđeno je samo sljedeće: broj crnih rupa mase od oko milijardu tona ne prelazi hiljadu po kubnoj svjetlosnoj godini. Kada bi ih bilo više, onda bi bilo moguće izračunati njihovo ukupno zračenje. Kvantno zračenje masivnih primordijalnih crnih rupa je beznačajno, pa se mogu uključiti u broj objekata uključenih u tamnu materiju. Ruski astrofizičari Pavel Ivanov, Pavel Naselsky i Igor Novikov, koji su radili u Danskom centru za teorijsku astrofiziku, 1994. godine ukazali su na ovu perspektivu. Istovremeno se pojavila poruka da je otkriveno mikrolenziranje zvijezda u Velikom Magelanovom oblaku od strane masivnih kompaktnih halo objekata naše Galaksije. Između ostalog, iznesena je sljedeća ideja: crne rupe mogu biti takvi objekti. Novo otkriće dodaje dodatne dokaze teoriji da se hladna tamna materija sastoji od primordijalnih crnih rupa.
Međutim, naglašava autor članka, ne treba zaboraviti na primarne crvotočine. Prema općoj teoriji relativnosti, ovo je jako zakrivljen prostor u obliku tunela koji povezuje dva ulaza u njega. Materija ili radijacija koja padne u jednu od rupa raspršuje se po cijelom volumenu tunela i, shodno tome, izlazi iz druge rupe. Ili obrnuto. Prema jednoj hipotezi, ove primarne jame su najvjerovatnije postojale na početku širenja Univerzuma. I mogli bi to da rade u budućnosti. Napomena: kvantno isparavanje (tzv. Hawkingovo isparavanje) ne utječe na takve objekte, tako da oni opstaju u kosmološkim vremenskim periodima ako nisu podložni drugim nestabilnostima. Na osnovu ovoga, ne može se isključiti da se neki dio hladne tamne materije sastoji i od crvotočina.
Dakle, zaključuje Novikov, tamni objekti - primordijalne tamne rupe i crvotočine - mogu riješiti misteriju tamne materije. Ali koliko su predloženi koncepti uspješni (ili neuspješni) postat će jasno tek kada budu poznati rezultati zapažanja o proučavanju hladne tamne materije koristeći, prije svega, svemirsku opservatoriju Planck, lansiranu 14. maja 2009. godine u okviru Evropska svemirska agencija Horizon -2000 i nazvana po istaknutom njemačkom fizičaru Maxu Plancku (1858-1947).
Novikov I. Tamni objekti i tamna materija. - Časopis “Zemlja i svemir”, 2009, br. 5
Ilustracije urednika časopisa "Zemlja i svemir"
Materijal pripremila Maria SAPRYKINA
“Nauka u Rusiji”, br. 1, 2010
Zatvori kodPrikaži rezultatSakrij rezultat
Misterije tamne materije
(Misterija tamne materije)
u najam od: 01.01.2012
Misterije tamne materije
(Misterija tamne materije)
u najam od: 01.01.2012
Sve su nas u školi učili da je svemir napravljen od atoma. Zapravo, atomi čine samo 5% materije u svemiru, ostalo je za nas još uvijek misterija. Postoji nešto drugo u svemiru, druga stvarnost koju tek počinjemo da otkrivamo. Znamo da to nisu atomi, ali ne znamo šta su. Zašto su astrofizičari uvjereni u postojanje ove misteriozne nevidljive materije? Jer bez tamne materije, galaksije se ne bi rotirale – ne bi bilo dovoljno gravitacionih sila da bi zvijezde galaksija rotirale brzinom kojom se rotiraju danas. Postoje neke anomalije u ponašanju i kretanju galaksija; da bi ih razumjeli, naučnici pretpostavljaju postojanje nevidljive materije uključene u kretanje galaksija.
Mislim da ovdje izražavam osjećaj čitave generacije ljudi koji su tražili čestice tamne materije još od postdiplomskog studija. Ako LHC donese loše vijesti, malo je vjerovatno da će neko od nas ostati u ovoj oblasti nauke.
Jedno od hitnih pitanja na koje LHC može odgovoriti daleko je od teoretskih spekulacija i ima najdirektniji značaj za nas. Već nekoliko decenija astronomija pokušava da reši tešku misteriju. Ako izračunamo svu masu i energiju u svemiru, ispada da je lavovski dio materije skriven od naših očiju. Prema savremenim proračunima, svetleća supstanca je samo 4% ukupne količine materije u Univerzumu. Ovaj jadan udio uključuje sve što je napravljeno od atoma, od plinovitog vodonika do željeznih jezgara planeta poput Zemlje. Oko 22% je tamna materija, komponenta materije koja ne zrači elektromagnetnih talasa i oseća se samo kroz svoje gravitaciono polje. Konačno, trenutni podaci sugeriraju da je 74% u obliku tamne energije, materije nepoznate prirode koja uzrokuje da se Univerzum širi ubrzanom brzinom. Jednom riječju, Univerzum je nesastavljen mozaik. Možda će TENKAR pomoći u pronalaženju dijelova koji nedostaju?
Hipoteze o skrivenoj materiji počele su da se izražavaju mnogo pre nego što je ovaj problem prepoznat od strane opšte naučne zajednice. Prve sumnje da postoji još nešto što drži Univerzum pod kontrolom osim vidljive materije pojavile su se 1932. Holandski astronom Jan Oort izračunao je da se zvijezde u vanjskim područjima galaksija kreću kao da su podložne mnogo većoj gravitaciji od one koju posjeduje primetio jedan. materija. Mliječni put je u suštini poput džinovske vrtuljke sa konjima. Zvijezde se okreću oko galaktičkog centra, neke malo bliže, a druge malo dalje od galaktičkog diska. Oort je izmjerio njihove brzine i otkrio kolika bi trebala biti gravitacijska sila Mliječnog puta kako bi držala zvijezde blizu galaktičke ravni i spriječila da se Galaksija raspadne. Poznavajući ovu silu, Oort je procijenio ukupnu masu našeg zvjezdanog sistema (ova vrijednost je danas poznata kao Oortova granica). Rezultat je bio neočekivan: to je bila dvostruko veća masa zvijezda koje emituju svjetlost.
Sljedeće godine, fizičar, rođen u Bugarskoj, Fritz Zwicky, koji je radio u Caltechu, nezavisno je istražio koliko je gravitacijskog "ljepka" bilo potrebno da se drži zajedno bogato jato galaksija u sazviježđu Berenice Coma. Udaljenosti između galaksija u grupi su velike, zbog čega je Zwicky dobio veliku vrijednost gravitacijske sile. Iz njega je bilo moguće izračunati količinu materije koja je potrebna za stvaranje takve sile. Zwicky je bio začuđen kada je vidio da je stotine puta veća od mase vidljive materije. Čini se da je ova voluminozna konstrukcija stajala na kamufliranim nosačima, koji su je jedini mogli održati stabilnom.
30-ih godina XX vijek Naučnici su malo znali o svemiru, osim o ekspanziji koju je otkrio Hubble. Čak je i ideja o drugim galaksijama kao o „ostrvskim univerzumima“ poput Mliječnog puta bila u povojima. Nije iznenađujuće da, s obzirom na povoj fizičke kosmologije, gotovo niko nije obraćao pažnju na izvanredna otkrića Oorta i Zwickyja. Prošle su godine prije nego što su astronomi shvatili njihov značaj.
Trenutni interes za tamnu materiju dugujemo hrabrosti mlade Vere Cooper Rubin, koja je, suprotno svim tadašnjim predrasudama (astronomkinje su u to vrijeme gledane iskosa), odlučila da se bavi astronomijom. Rubin je rođena u Washingtonu, D.C., i odrasla je gledajući kroz prozor svoje spavaće sobe u zvijezde. Voljela je čitati knjige o astronomiji, posebno biografiju Marije Mičel, koja je stekla međunarodno priznanje svojim otkrićem komete. Put Vere Rubin do njenog sna nije se mogao nazvati lakim: tih godina astronomska zajednica je ličila na zatvoreni klub sa svetlim natpisom na vratima „Žene nisu dozvoljene“.
Rubin se kasnije prisećao: „Kada sam bio u školi, rekli su mi da nikada neću dobiti posao astronoma i da treba da radim nešto drugo. Ali nisam nikoga slušao. Ako nešto zaista želite, morate to uzeti i učiniti i, vjerovatno, imati hrabrosti promijeniti nešto u ovoj oblasti” 86.
Nakon što je diplomirala astronomiju na Vassar koledžu, gdje je Mitchell nekada predavala, i magistrirala astronomiju na Univerzitetu Cornell, Rubin se vratila u svoj rodni grad kako bi nastavila studirati astronomiju na Univerzitetu Georgetown. Naučni rukovodilac njene disertacije za zvanje doktora filozofije bio je Georgij Gamov. Iako nije bio uvršten među univerzitetske profesore, bio je zainteresovan i za evoluciju galaksija, pa mu je dozvoljeno da radi sa Rubinom. Pod njegovim vodstvom branila se 1954. godine.
Dok je brinula o četvero djece rođene u braku sa matematičarem Robertom Rubinom, nije joj bilo lako pronaći stalni posao koji bi joj omogućio da spoji porodicu i nauku. Konačno, 1965. godine, Odsjek za zemaljski magnetizam Carnegie instituta u Washingtonu uključio ga je u istraživači. Tamo je Rubin sklopila kreativni savez sa svojim kolegom Kentom Fordom. Imao je teleskop koji je napravio vlastitim rukama i zajedno su započeli aktivna osmatranja vanjskih područja galaksija.
Prvo su astronomi usmerili teleskopski teleskop na najbližeg spiralnog suseda Mlečnog puta, galaksiju u sazvežđu Andromeda. Koristeći spektrograf, počeli su prikupljati podatke o Doplerovom pomaku u spektrima zvijezda smještenih na galaktičkoj periferiji. Doplerov pomak je povećanje (smanjenje) frekvencije zračenja od objekta koji se kreće prema posmatraču (udaljeno od posmatrača). Veličina ovog pomaka zavisi od relativna brzina tijela. Doplerov efekat je karakterističan za bilo koji talasni proces, uključujući svetlost i zvuk. Na primjer, kad god čujemo vatrogasnu sirenu kako treperi sve više kako se približava i niže dok se udaljava, imamo posla s ovim efektom. Ako govorimo o svjetlosti, onda kako se izvor približava, njegovo zračenje se pomiče u ljubičasto područje spektra (ljubičasti pomak), a kako se udaljava, pomiče se u crveno (crveni pomak). Crveni pomaci galaksija pružili su Hubbleu dokaze da udaljene galaksije lete dalje od nas. Doplerov efekat u elektromagnetnim spektrima i dalje je jedan od nezamjenjivih alata astronomije.
Uzimajući spektre zvijezda u vanjskim dijelovima Andromede i mjereći veličinu pomaka, Rubin i Ford su uspjeli izračunati brzinu zvjezdane materije. Utvrdili su koliko se brzo zvijezde na galaktičkim periferijama kreću oko svog centra gravitacije. Zatim su naučnici sa Carnegie instituta napravili grafikon: orbitalne brzine su nacrtane vertikalno, a udaljenost od centra horizontalno. Ovaj odnos, nazvan krivulja rotacije galaksije, jasno je pokazao kako najudaljeniji dijelovi Andromede kruže na vrtuljku.
Kao što je Kepler ustanovio prije nekoliko stoljeća, u astronomskim objektima u kojima je najveći dio mase koncentrisan u centru (na primjer, Sunčev sistem), što je tijelo dalje od centra, to je njegova brzina manja. Vanjske planete se kreću po svojim orbitama mnogo sporije od unutrašnjih. Merkur bljeska u blizini Sunca brzinom od oko 50 km/s, dok Neptun jedva puzi brzinom od oko 5,5 km/s. Razlog je jednostavan: solarna gravitacija brzo opada sa radijusom, a u vanjskim dijelovima Sunčevog sistema nema mase koja bi mogla utjecati na brzine planeta.
Ranije se smatralo da je u spiralnim galaksijama, poput Mliječnog puta, materija raspoređena jednako kompaktno. Zapažanja pokazuju da zvijezde najgušće naseljavaju središnji dio galaksija i formiraju sferičnu strukturu (astronomi je zovu "izbočina"). Spiralni krakovi i oreol koji obavija galaktički disk, naprotiv, izgledaju oskudno i prolazno. Ali prvi utisci varaju.
Prilikom konstruisanja Andromedine krivulje rotacije, Rubin i Ford su bili čvrsto uvjereni da, kao u Solarni sistem, na velikim udaljenostima brzine će pasti. Ali umjesto toga, graf se pokazao kao prava linija, što je naučnike prilično zbunilo. Na mjestu planinske padine bila je ravna visoravan. Ravan oblik profila brzine značio je da se masa zapravo proteže daleko izvan posmatrane strukture. Nešto skriveno od naših očiju ima opipljiv učinak na ona područja u kojima bi gravitacija, prema našim zamislima, trebala biti potpuno mala.
Kako bi shvatili da li je ovakvo ponašanje brzine u Andromedi bilo izuzetak ili pravilo, Rubin i Ford, zajedno sa svojim kolegama iz Carnegie instituta, Norbertom Tonardom i Davidom Bursteinom, odlučili su testirati još 60 spiralnih galaksija. Iako spirale nisu jedina vrsta galaksija - postoje eliptične, postoje galaksije nepravilnog oblika, - astronomi su odabrali "vortex" zbog njegove jednostavnosti. Za razliku od drugih vrsta galaksija, u spiralama se zvijezde u krakovima okreću u istom smjeru. Stoga je njihove brzine lakše nacrtati na grafikonu, a samim tim i analizirati.
Tim je obavio zapažanja na Kitt Peak-u u Arizoni i Cerro Tololu u Čileu i nacrtao krivulje rotacije za svih 60 galaksija. Iznenađujuće, svaki graf je imao dio ravan kao Andromedin. Iz ovoga su Rubin i njeni koautori zaključili da je najveći dio materije u spiralnim galaksijama skupljen u proširene nevidljive formacije, koje se, osim gravitacionog polja, ne manifestiraju ni na koji način. Problem koji je mučio Oorta i Zwickyja porastao je u punoj snazi!
Ko se krije iza maske? Možda se tamna materija sastoji od obične materije, ali ju je teško vidjeti? Možda su naši teleskopi preslabi da vide sve objekte u svemiru?
Svojevremeno je bila predložena uloga tamne materije nebeska tela, čije je ime odražavalo gravitacionu moć koja im se pripisuje: mačo objekti (MASNO, akronim od engleskog. Masivni kompaktni halo objekti -"masivnih kompaktnih halo objekata"). To su masivna nebeska tijela u oreolu galaksija koja emituju malo svjetlosti. To uključuje, posebno, džinovske planete (veličine Jupitera i veće), smeđe patuljke (zvijezde s vrlo kratkim stadijem termonuklearnog gorenja), crvene patuljke (zvijezde slabo blistave), neutronske zvijezde(zvjezdana jezgra koja su pretrpjela katastrofalnu kompresiju (kolaps) i koja se sastoje od nukleonske materije) i crne rupe. Svi se sastoje od barionske materije, koja uključuje supstancu atomska jezgra i njegovi najbliži srodnici, kao što je gas vodonik.
Za lov na mačo objekte i druge slabe izvore gravitacije, astronomi su razvili pametnu tehniku zvanu gravitaciono mikrolenziranje. Gravitaciono sočivo je masivno tijelo koje, poput prizme, odbija svjetlost. Prema Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativnosti, teška tela savijaju prostor-vreme oko sebe, uzrokujući savijanje putanje zraka koji prolazi. Godine 1919. uočen je efekat sočiva pomračenje sunca: u ovom trenutku moguće je vidjeti zvijezde u blizini Sunčevog diska, koji odbija njihovu svjetlost.
Budući da mačo objekti koji prolaze između Zemlje i udaljenih zvijezda moraju izobličiti sliku, mikrolensing pruža način da se oni "izvagaju". Ako se mačo objekt iznenada pojavi na liniji vida u smjeru promatrane zvijezde (na primjer, jedna od zvijezda obližnje galaksije), zbog gravitacijskog fokusiranja za trenutak će postati svjetliji. A kada "mačo muškarac" prođe, zvijezda će zamračiti i poprimiti svoj prethodni izgled. Na osnovu ove svetlosne krive, astronomi mogu izračunati masu objekta.
90-ih godina Kao dio projekta MASNO, međunarodna grupa astronoma sa opservatorije Mount Stromlo u Australiji sastavila je katalog koji je uključivao oko 15 "sumnjivih" događaja. Skeniranjem halo galaksije dio po dio i korištenjem Velikog Magelanovog oblaka (satelit Mliječnog puta) kao pozadine zvijezda, naučnici su naišli na karakteristične svjetlosne krivulje. Na osnovu ovih opservacijskih podataka, astronomi procjenjuju da se oko 20% sve materije u galaktičkom halou sastoji od mačo objekata čija se masa kreće od 15 do 90% mase Sunca. Ovi rezultati su ukazali na to da su na periferiji Mliječnog puta naseljene prigušene i relativno svijetle zvijezde, koje, iako jedva sijaju, stvaraju privlačnu silu. Odnosno, postalo je djelimično jasno koja se nebeska tijela nalaze na periferiji Galaksije, ali kako objasniti preostali dio skrivene mase i dalje je bilo nejasno.
Postoje i drugi razlozi za vjerovanje zašto mačo objekti možda ne daju konačan odgovor na misteriju tamne materije. U astrofizičkim modelima nukleosinteze (formiranje hemijski elementi), znajući u kojoj količini je određeni element danas prisutan u svemiru, može se izračunati koliko je protona Univerzum sadržavao u prvim trenucima nakon veliki prasak. I to omogućava procjenu udjela barionske materije u Univerzumu. Nažalost, proračuni pokazuju da je samo dio tamne materije barionske prirode, a ostatak je u nekom drugom obliku. Budući da mačo objekti koji se sastoje od poznatih bariona nisu bili prikladni za ulogu lijeka, naučnici su skrenuli pažnju na druge kandidate.
Nije slučajno da su mačo objekti dobili tako brutalno ime: time su željeli da se suprotstave drugoj klasi tijela koja je predložena da objasne tamnu materiju - neuhvatljivim "WIMP-ovima" (WIMP - riječ izvedena iz engleskog). Masivne čestice sa slabom interakcijom- „masivne čestice sa slabom interakcijom”). Za razliku od "macho", "slabi" nisu nebeska tijela, već novi tip masivne čestice koje učestvuju samo u slabim i gravitacionim interakcijama. Budući da su teški, WIMP-ovi moraju imati male brzine, što ih čini odličnim gravitacijskim ljepilom: sprečavaju da se divovske strukture koje se vide u svemiru, kao što su galaksije i jata galaksija, raspadnu.
Neutrini se ne bi mogli zanemariti da su teži i marljiviji. Uostalom, kako i priliči leptonima, izbjegavaju jake procese i, kao i sve neutralne čestice, ne boje se elektromagnetizma. Međutim, neznatna masa i nemir neutrina prisiljavaju ih da budu isključeni iz razmatranja. Zbog svoje agilnosti, neutrini se mogu uporediti s površnim političarem koji neprestano upada u različite okruge, pokušavajući pridobiti biračko tijelo prije izbora za gradsko vijeće. Hoće li ljudi htjeti da se ujedine oko osobe koja nije u stanju da se skrasi na jednom mjestu i dobije snažnu podršku? Isto tako, neutrini, koji se nigde ne zadržavaju dugo i slabo utiču na bilo šta, teško da su pogodni za ulogu ujedinjujućeg štapa.
Čestice slične neutrinima - previše lagane i brze da bi formirale strukture - nazivaju se vrućom tamnom materijom. Iako se skrivena masa u Univerzumu može donekle sastojati od njih, oni ne mogu objasniti zašto se zvijezde u vanjskim područjima galaksija tako čvrsto drže svog matičnog “ostrva” i zašto se same galaksije okupljaju u jata. Teža materija koju karakterišu odmereni koraci, uključujući "mačo" i "slatke", spadaju u klasu hladne tamne materije. Kad bismo to mogli dovoljno sastrugati, znali bismo od čega su napravljeni svemirski rekviziti.
Ali ako ne neutrini, koje onda neutralne čestice nehadronskog porijekla imaju značajnu masu i mogu letjeti tako sporo da utiču na zvijezde i galaksije? Šteta, ali Standardni model Ovi su deficitarni. Osim neutrina, "mačosa" i "slabaka", aksion takođe tvrdi da je tamna materija, i, prema nekim teoretičarima, s dobrim razlogom. Ova masivna čestica je uvedena u kvantnu hromodinamiku (teoriju jakih interakcija), ali još nije eksperimentalno otkrivena. On ovog trenutka Potraga za skrivenom masom u svemiru dospjela je u ćorsokak.
Vrijeme je da zatražite pomoć od LHC-a. Možda će fragmenti sudara na akceleratoru sadržavati odgovor na misteriju hladne tamne materije. Prvi na listi kandidata su najlakši supersimetrični partneri: neutralini, čargini, gluinosi, fotini, skvarkovi, sleptoni i još neki. Ako se njihova masa (u energetskim jedinicama) ne razlikuje mnogo od teraelektronvolta, neće ih biti teško uočiti po karakterističnim raspadima koji se pojavljuju u kalorimetrima i sistemima za praćenje.
Ali da je tamna materija jedina misterija svemira, fizičari bi se ugrizli za jezik, prekrstili prste i mirno sjedili i čekali da LHC ili neki drugi instrument proizvede odgovarajuće rezultate. To je kao da objavite oglas za posao i mirno čekate da kvalifikovani stručnjak dođe na razgovor. Međutim, na horizontu se pojavio tvrđi orah, koji je već uspio da izazove probleme naučnicima. Govorimo o tamnoj energiji. Ne samo da ne znaju šta se tačno krije od njih, oni nemaju pojma gde da traže.
Prvo naučna zajednica susreo se licem u lice s tamnom energijom 1998. Zatim dvije grupe astronoma - naučni tim iz Nacionalne laboratorije. Lawrence Berkeley pod vodstvom Saula Perlmuttera i posmatrača na opservatoriji Mount Stromlo (uključujući Adama Riessa, Roberta Kirschnera i Briana Schmidta) objavio je nevjerovatnu vijest o širenju svemira. Da bi pratili kako se kosmos širio u prošlosti, istraživači su izmjerili udaljenosti do supernova u udaljenim galaksijama. Ucrtavanje ovih udaljenosti na jedan grafikon u zavisnosti od brzina galaksija pronađenih iz Doplerovog pomaka spektralne linije, astronomi su bili u mogućnosti da odrede kako se Hubbleov parametar, koji karakterizira brzinu uklanjanja, mijenjao tokom milijardi godina.
Zvijezde korištene u posmatranjima, takozvane supernove tipa 1a, imaju izvanredno svojstvo: određeni obrasci se mogu pratiti u intenzitetu energije koju emituju tokom eksplozije. Zahvaljujući ovakvom predvidljivom ponašanju, pomenute grupe su bile u mogućnosti da izračunaju udaljenosti do zvezda upoređujući posmatrani sjaj sa poznatom vrednošću. Drugim riječima, astronomi su dobili svojevrsni rulet pomoću kojeg mogu „doći“ do zvijezda koje su milijarde svjetlosnih godina udaljene od nas, odnosno do onih koje su eksplodirale davno u prošlosti.
Astronomski objekat poznatog apsolutnog sjaja naziva se standardna svijeća. Kada vozimo automobil noću i gledamo u svjetiljke pored puta, možemo procijeniti udaljenost do određene lampe prema tome da li nam se čini svijetlom ili prigušenom. Pod pretpostavkom, naravno, da svi proizvode istu snagu. Da vam se desi da vam tokom noćne šetnje u oči udari sjajan bljesak, najvjerovatnije biste zaključili da je njegov izvor u vašoj blizini. A o jedva vidljivoj svjetlosti nehotice pomisliš da je negdje daleko. Ukratko, često procjenjujemo udaljenost prema prividnoj svjetlini izvora svjetlosti. Isto tako, astronomi, koji su zamijenili neki objekat, na primjer supernovu tipa 1a, za standardnu svijeću, imaju na raspolaganju možda jedini instrument za mjerenje velikih udaljenosti.
Perlmutgerov istraživački tim, koji je implementirao SCP projekat (Supernova Cosmology), direktno je vezan za fiziku elementarne čestice. Počnimo s činjenicom da je ovaj program, poput istraživanja kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja na satelitu COBE, koji je doveo George Smoot nobelova nagrada, nastavlja tradiciju laboratorije Lawrence. Ovako širok pogled na stvari u potpunosti je u duhu šefa Crvene laboratorije, koji je svuda tražio veze i pokušavao da primeni metode jedne oblasti nauke na drugu. Osim toga, jedan od inicijatora SCP projekta, Gerson Goldhaber, bio je nadaleko poznat u Cavendish laboratoriji za vrijeme Rutherforda i Chadwicka, a potom je dugi niz godina bio direktor Nacionalne laboratorije Brookhaven. Možemo reći da su kosmologija i fizika čestica – nauke o najvećem i najmanjem – odavno povezane.
Kada je SCP program započeo, njegovi učesnici su se nadali da će uzimanjem supernove kao standardnih svijeća biti uvjereni u usporavanje Univerzum. Sila gravitacije, čini se, po svojoj prirodi teži da odloži povlačenje bilo kojeg sistema masivnih tijela koja se udaljavaju jedno od drugog. Jednostavno rečeno, ono što je izbačeno pada dole ili barem usporava. Kosmolozi su stoga predvidjeli tri moguća puta kosmičke evolucije. Ovisno o odnosu između prosječne i kritične gustoće Univerzuma, on se ili usporava prilično brzo, a širenje se zamjenjuje kompresijom, ili se ne usporava mnogo, a tačka zaustavljanja nije dostignuta, ili, ako se dva gustine su jednake, ostaje u graničnom stanju i takođe se širi beskonačno dugo vremena.
Sva tri scenarija počinju običnim Velikim praskom. Ako je Univerzum dovoljno gust, postepeno se usporava i konačno, nakon milijardi godina, širenje ustupa mjesto kompresiji. Sve što postoji na kraju se samlje u Velikoj mašini za mljevenje mesa. Ako je gustoća ispod kritične vrijednosti, širenje Univerzuma se nastavlja, usporavajući, u nedogled - kosmos savladava udaljenost silom, poput iscrpljenog trkača. Iako širenje galaksija postaje sve sporije, one nikada neće imati hrabrosti da trče jedna prema drugoj. Ova alternativa se ponekad naziva Big Moan. Treća mogućnost: prosječna gustina je tačno jednaka kritičnoj gustini. U ovom slučaju, Univerzum usporava i, samo tako, počinje da se smanjuje, ali to se ne dešava. Ona, poput iskusnog hodača po užetu, lako održava ravnotežu.
Perlmutter i njegovo osoblje očekivali su jednu od ove tri opcije. Međutim, opažanja supernove su bila u suprotnosti sa poznatim obrascima. Iz grafika brzine u odnosu na udaljenost, slijedi da se širenje uopće ne usporava. Štaviše, ubrzava. Kao da je nešto izazvalo gravitaciju da pobrka papučicu kočnice sa gasom. Ali nijedna od poznatih supstanci nije se mogla posumnjati u ove mahinacije. Teoretičar Michael Turner sa Univerziteta u Čikagu nazvao je neobičnu komponentu tamnom energijom.
Iako tamna energija nije ništa manje misteriozna od tamne materije, njihova svojstva imaju malo zajedničkog. Tamna materija proizvodi istu gravitacionu silu kao i obična materija, ali tamna energija deluje kao neka vrsta "antigravitacije", uzrokujući da se tela ubrzano razlete. Da je tamna materija bila na zabavi, upoznala bi goste jedni s drugima i uključila ih u opštu zabavu. Tamna energija, naprotiv, voli raditi u specijalnim jedinicama, suzbijajući ulične nemire. U stvari, da je kosmos prebogato začinjen tamnom energijom, Univerzum bi krenuo sudbonosnim putem koji bi se završio Velikim rascjepom - jednostavno bi bio raznijet u paramparčad.
U vezi sa tamnom energijom, fizičari govore o povratku opšta teorija relativnosti, kosmološke konstante, koju je Ajnštajn jednom napustio. Iako termin koji opisuje antigravitaciju (lambda termin) rješava problem uz malo truda, bilo bi lijepo opravdati ga sa fizičke tačke gledišta. Fizičari vrlo oklijevaju da dodaju nove termine koherentnim teorijama osim ako za to postoje neki temeljni preduslovi. Drugim riječima, kosmološka konstanta bi morala naći mjesto u teoriji polja. kako god moderne teorije polja pružaju nezamislivu količinu energije vakuma. Da biste dobili realnu vrijednost od toga, potrebno je svesti na gotovo nulu (to jest, gotovo, ne baš). Otkriveno i eksperimentalno izmjereno kosmičko ubrzanje predstavljalo je složenu zagonetku za naučnike.
Štaviše, ako tamna energija ostaje konstantna u vremenu i prostoru, njen uticaj se nikada ne smanjuje. Kako gravitacija vremenom ustupa mjesto tamnoj energiji, Univerzum se sve više približava Velikom rascjepu. Prije nego što prihvate tako mračan kraj, većina teoretičara radije razmisli i smisli nešto bolje.
Teoretičar s Prinstona Paul Steinhardt, kao i Robert Caldwell i Rahul Dave, predložili su originalan način simuliraju tamnu energiju. Uveli su novu vrstu materije zvanu kvintesencija. Kvintesencija je hipotetička supstanca koja, umjesto da uzrokuje zgrušavanje tijela (poput obične materije, koja služi kao izvor gravitacije), rastavlja ih (poput moćnog Samsona sa stupova Filistejskog hrama). Termin za ovu supstancu preuzet je iz antičke filozofije, u kojoj je kvintesencija ("peta suština") nastavila niz od četiri Empedokleova elementa. Razlika između kosmološke konstante i kvintesencije je sljedeća: dok prva stoji ukorijenjena na mjestu, druga je poput savitljivog plastelina - može se mijenjati od mjesta do mjesta i od ere do ere.
Posmatranja kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja sa WMAP satelita sugeriraju da je prostor ispunjen mješavinom tamne energije, tamne materije i vidljive materije (tim redoslijedom). Ali slike sa sonde i dalje ne govore o sastojcima koji se koriste za pravljenje dvostrukog tamnog koktela.
Fizičari se nadaju da će LHC pomoći da se podigne veo tajne nad prirodom tamne energije i tamne materije. Ako bi, na primjer, kvintesencija bila otkrivena na najvećem sudaraču, to bi značilo revoluciju u kosmologiji i radikalno promijenilo naše razumijevanje materije, energije i Univerzuma. Procijenite sami, zahvaljujući ovom otkriću znali bismo kakva nas budućnost čeka.
Dodavanjem lambda člana i uvođenjem neobična supstanca hipoteze nisu ograničene. Prema nekim teoretičarima, došlo je vrijeme da se preispita sama teorija gravitacije. Možda se gravitacijske sile manifestiraju različito na različitim razmjerima: unutar planetarnih sistema ponašaju se na jedan način, ali u galaktičkom prostranstvu ponašaju se drugačije? Može li se dogoditi da Ajnštajnova opšta teorija relativnosti, koja se po našem mišljenju čini tačnom, mora da bude zamenjena drugom teorijom na najvećim udaljenostima? Kao što je Rubin jednom rekao: "Čini se da dok ne saznamo šta je gravitacija, nećemo znati šta je tamna materija."87
Inovativne teorije gravitacije predlažu radikalne promjene u mehanizmu i opsegu njenog djelovanja. Neka njegova svojstva, tvrde pristalice ovih teorija, dobijaju prirodno objašnjenje ako pretpostavimo da sila gravitacije prodire u skrivene dodatne dimenzije, gdje je zabranjen pristup drugim oblicima materije i energije. Tada mračni sektor Univerzuma može biti senka viših sfera.
Važno je napomenuti da se pojedinačne egzotične teorije ovog tipa, ma koliko čudne izgledale, mogu testirati na LHC-u. Vruća peć visokoenergetskih transformacija ne samo da može oživjeti čestice bez presedana, već i otkriti nove dimenzije. Ko zna koje će dugogodišnje tajne prirode skinuti sa svojih velova neviđenom snagom LHC-a...
