Физиците са на лов за невидимата ръка, която оформя Вселената

Физиците са на лов за невидимата ръка, която оформя Вселената и галактиките в нея. Сега те са обърнали погледа си към „ тъмната страна “ на нещата. По-специално един екип гледа зад всяка „ галактическа канара “ за по този начин наречените тъмни фотони, които биха могли да предават незнайна до момента мощ на природата.

Тези фотони биха опосредствали взаимоотношението сред цялата естествена материя и невидимата страна, наречена тъмна материя. Учените от дълго време са разбрали, че в природата господстват четири известни сили, тъй че по какъв начин друга мощ може да се е скрила толкоз дълго? Тези четири известни сили съставляват крайъгълния камък на нашето всекидневие: тираничната, само че краткотрайна и доста мощна нуклеарна мощ, която свързва атомните ядра заедно; неразбираемата и безшумна слаба нуклеарна мощ, която управлява радиоактивния разпад и взаимодейства със субатомните частици, наречени неутрино; смелата и ярка електромагнитна мощ, която господства в живота; и фината гравитационна мощ, надалеч най-слабата от квартета.

Използвайки тези четири съществени сили, физиците са в положение да нарисуват портрет на субатомните и макроскопични светове. Няма взаимоотношение, което да не включва една от тези четири сили. И въпреки всичко мистерии към момента изобилстват във връзка с взаимоотношенията във Вселената, изключително при най-големите й мащаби. Когато понижаваме мащаба до галактиката и оттатък нея, поражда нещо невидимо и несигурно, което учените назовават тъмна материя.

Дали тъмната материя е елементарна и неподправена, или крие голям брой от незнайни до момента сили?

Сега интернационален екип от физици са употребявали хранилището за данни от Големия адронен колайдер – най-големият апарат за разтрошаване на атоми в света и са описали своята работа в онлайн списанието arXiv. Засега търсенето им се оказва на вятъра – което е частично добра вест. Това значи, че познатите ни закони на физиката към момента работят и са годни. Но въпреки това към момента не може да бъде обяснена тъмната материя.

Тъмната материя е хипотетична форма на материята, за която се твърди, че съставлява към 80% от общата маса на Вселената. Всъщност не знаем какво основава всички тези невидими неща и от кое място идват те, само че знаем, че съществуват, а най-голямото доказателство за това е гравитацията. Проучвайки придвижванията на звездите в галактиките и галактическите клъстери, дружно с еволюцията на най-големите структури в Космоса, астрономите съвсем универсално стигат до извода, че има освен това от това, което се вижда.

По-добро име за тъмната материя може да е невидима материя. Въпреки че можем да заключим за наличието й от въздействието й върху гравитацията, тъмната материя просто не взаимодейства със светлината. Ние знаем това, тъй като в случай че тъмната материя взаимодействаше със светлината (или най-малко, в случай че тя взаимодействаше със светлината по метода, по който го прави познатата материята), до момента щяхме да забележим мистериозната субстанция. Но доколкото може да се каже, тъмната материя не гълтам светлина, не отразява светлина, не пречупва светлина, не разсейва светлина и не излъчва светлина. За тъмната материя светлината най-вероятно даже не съществува.

И по този начин има огромна възможност легиони от тъмни частици да се движат през тялото ви сега. Комбинираната маса на този безконечен поток може да оформи орисите на галактиките посредством гравитационно въздействие, само че тя минава през естествена материя, без никакво влияние.

Тъй като не се знае от какво е построена тъмната материя, в този момент учените са свободни да сформират всевъзможни сюжети, както елементарни, по този начин и фантастични. Най-простата картина на тъмната материя споделя, че тя е огромна и съществена във Вселената. Да, тя съставлява голямото болшинство от масата на Вселената, само че в това време се състои единствено от една, доста мощна парченце, която не прави нищо друго, с изключение на да има маса. Това значи, че тъмната материя може да се показа че я има посредством гравитацията, само че в никакъв случай не взаимодейства посредством никоя от другите сили. Никога няма да видим тъмна материя, правейки нещо друго.

Когато теоретиците се отегчават, те приготвят хрумвания за това какво може да бъде тъмната материя и по-важното – по какъв начин може да бъде открита. Следващото равнище нагоре по скалата на забавните теории за тъмната материя споделя, че веществото може от време на време да взаимодейства с естествена материя посредством слабата нуклеарна мощ. Тази концепция стимулира опитите и детекторите за разкриване на тъмна материя по целия свят през днешния ден.

Но все пак този сюжет допуска, че към момента има единствено четири сили на природата. Ако тъмната материя обаче, е формирана от невиждана до момента парченце, тогава е изцяло рационално да се допусна, че тя е „ опакована “ с незнайна до момента мощ на природата – или може би с две, кой знае? Тази евентуална мощ или две, може да разрешава на тъмната материя да взаимодеиства единствено с тъмна материя, или може да преплете тъмната материя и тъмната сила (която ние също не разбираме), или може да отвори нов информационен канал сред естествения и тъмния бранш на нашата Вселена.

Един препоръчан информационен портал сред светлата и тъмната страна е нещо, наречено мрачен фотон, подобен на познатия (светлия) фотон на електромагнитната мощ. Ние не можем да забележим или вкусим или помиришем тъмните фотони непосредствено, само че те могат да се смесват с нашия свят. При този сюжет тъмната материя излъчва тъмни фотони, които са относително солидни частици. Това значи, че те имат резултат единствено в дребен диапазон, за разлика от техните светлинни сътрудници. Но от време на време мрачен фотон може да взаимодейства с елементарен фотон, променяйки неговата сила и траектория.

Това би било доста рядко събитие; другояче от дълго време щяхме да видим нещо необичайно с електромагнетизма.
Така че, даже и при тъмни фотони, ние не бихме могли да забележим тъмната материя непосредствено, само че бихме могли да усетим съществуването на тъмните фотони, като изследваме електромагнитните взаимоотношения. В дребна част от тези взаимоотношения, мрачен фотон може да „ открадне “ сила от елементарен фотон, взаимодействайки с него.

В публикацията за arXiv, физиците оповестяват резултатите си, откакто изследват тригодишните данни от Super Proton Synchrotron, вторият максимален ускорител на частици в CERN. За този опит учените разрушават протоните в субатомен еквивалент на тухлена стена и преглеждат всички „ части “ в следствие.

В останките откривателите са разкрили електрони, освен това доста. В продължение на три години учените са преброили над 20 милиарда електрона с сила над 100 GeV. Тъй като електроните са заредени частици и обичат да взаимодействат между тях, високоенергийните електрони в този опит също пораждат и доста фотони. Ако съществуват тъмни фотони, тогава те от време на време би трябвало да си взаимодействат и да откраднат сила от един от елементарните фотони, събитие, което би се посочило в опита като липса на светлина.

Това търсене на тъмни фотони не даде резултат – всички естествени фотони участват и бяха регистрирани – само че това не изключва напълно съществуването на тъмни фотони. Вместо това, този резултат слага ограничавания върху допустимите свойства на тези частици. Ако те съществуват, биха били с ниска сила (по-малко от GeV, основани на резултатите от експеримента) и биха били рядко взаимодействащи с постоянни фотони.

Търсенето на тъмни фотони обаче продължава, като бъдещи опити предстоят и те ще са сложени още повече на догатката за съществуването на тези частици в субатомния свят.