Karanlık Madde Nedir?

 

Karanlık madde, evrendeki maddenin büyük çoğunluğunu oluşturan gizemli, ışıksız bir maddedir. Uzmanlar karanlık maddenin yerçekimsel etkilerini onlarca yıldır gözlemlemiş olsalar da, bilim adamları gerçek doğası konusunda şaşkın kalıyorlar.

Karanlık maddeyi kim keşfetti?

19.yüzyılın sonlarında gökbilimciler, evrenin her tarafına dağılmış olan sönük yıldızlar veya gaz ve toz gibi görünmeyen materyaller hakkında tahminde bulunmaya başladı.

Reviews of Modern Physics dergisinde 2018 tarihli bir incelemeye göre, araştırmacılar kütlesini tahmin etmeye bile başlamıştı. Çoğu kişi, bu gizemli maddenin evrendeki toplam kütlenin küçük bir bileşeni olduğunu düşünüyordu.

Fritz Zwicky

İsviçreli-Amerikalı gökbilimci Fritz Zwicky, 1933 yılına kadar, uzak galaksilerin birbirlerinin etrafında, teleskoplarda görülen görünür maddelerine göre mümkün olandan çok daha hızlı döndüklerini fark etti. Helvetica Physica Acta dergisinde o yıl yayınlanan bir makalede, “Bu doğrulanırsa, karanlık maddenin ışıklı maddeden çok daha fazla miktarda bulunduğuna dair şaşırtıcı bir sonuç alırdık” diye yazdı.

Ancak alandaki pek çok kişi, 1970’lere kadar, gökbilimciler Kent Ford ve Vera Rubin’in komşu Andromeda galaksisinin dış bölgelerindeki yıldızlarla ilgili ayrıntılı araştırmalar yaptıkları 1970’lere kadar Zwicky’nin sonuçlarına şüpheyle yaklaştı.

Bu yıldızlar galaktik çekirdeğin yörüngesinde sanki bazı görünmez maddeler yerçekimiyle onları çekiyor ve itiyormuş gibi çok hızlı bir şekilde dönüyorlardı.  Bu bilim adamlarının kısa süre sonra tüm evrendeki galaksilerde fark ettikleri bir gözlemdi.

Bazı gökbilimciler karanlık maddenin küçük kara deliklerden veya teleskoplarda görünmek için çok az ışık yayan diğer kompakt nesnelerden oluştuğunu tahmin ederken, araştırmacıların bu görünmeyen kütlenin ne olduğu hakkında hiçbir fikri yoktu. 1990’larda, Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP) adlı bir uzay teleskobu, NASA’ya göre bu karanlık maddenin sıradan görünür maddeden beşe bir ağır bastığını gösterdiğinde, sonuçlar daha da garipleşti.

Karanlık madde neden bir sır olarak kalır?

Teleskop incelemeleri, bu muazzam malzeme bolluğunu hesaba katacak kadar küçük kompakt nesneler asla bulamadı. Günümüz gökbilimcilerinin çoğu, karanlık maddenin muhtemelen tanıdık proton ve nötronlardan oldukça farklı özelliklere sahip atom altı parçacıklardan oluştuğunu düşünüyor.

Karanlık madde için hüküm süren aday, Zayıf Etkileşen Büyük Parçacık veya WIMP olarak adlandırılır. Bu spekülatif varlıklar, hemen hemen tüm parçacıkları ve kuvvetleri tanımlayan Parçacık fiziğinin Standart Modelinde bulunmaz. WIMP’ler, bir protondan 10 ila 100 kat daha ağır olması dışında, hayalet nötrinoya daha çok benzer. (Nötrinoların kesin kütleleri bilinmemektedir, ancak elektronlardan çok daha hafiftirler).

Nötrinolar gibi, WIMP’ler de evrendeki dört temel kuvvetten yalnızca ikisiyle etkileşime girecek: Yerçekimi ve radyoaktif atom çekirdeklerinin bozulmasına aracılık eden nükleer zayıf kuvvet. Bu karanlık madde parçacıkları elektriksel olarak nötr olacak, yani ışığın temeli olan elektromanyetizma ile etkileşime girmeyecekleri ve bu nedenle görünmez kalacakları anlamına geliyor.

Fizikçiler muazzam dedektörler inşa ettiler

Fizikçiler muazzam dedektörler inşa ettiler ve WIMP’leri tespit etme çabalarında onları kozmik ışınlara müdahale etmekten korumak için onları derinlere yerleştirdiler. Ancak şimdiye kadar hiçbir deney onlar için kanıt bulamadı. Son yıllarda, bu başarısızlık, sahadaki bazılarının gerçek bir sonu olmayan vahşi bir parçacık kovalamacasına mı gittiklerini merak etmeye başlamasına neden oldu.

Proceedings of the National Academy of Science’ın bildirdiğine göre, bazı bilim insanları bu nedenle dikkatlerini, bir elektronun kütlesinin milyonda biri hatta milyarda biri olacak olan axion adlı daha yeni bir karanlık madde adayına çeviriyor.

Bu varsayımsal parçacıklar, araştırmacılar için özellikle caziptir çünkü bunlar, fizikte başka bir göze çarpan problemi de çözebilirler, potansiyel olarak nötronlarla etkileşime girerek neden manyetik alanları hissedebildiklerini ama elektrik alanlarını hissetmediklerini açıklayabilir.

Haziran 2020’de, İtalya’daki Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı merkezli XENON1T deneyinin üyeleri, orijinal olarak WIMP’leri yakalamaya çalışmak için inşa edilmiş bir dedektör, eksenlerin varlığıyla açıklanabilecek küçük ama beklenmedik bir sinyal bulduklarını açıkladılar. Sonuçlar bilim camiasını şok etti, ancak henüz diğer deneylerle doğrulanmadı.

Karanlık madde gerçek mi?

Bu, araştırmacıların hala karanlık maddenin ne olduğu konusunda kafalarını kaşındıkları anlamına geliyor. Bazı teorisyenler, görünür kozmosta görülen atom altı karmaşıklığa benzer şekilde, yalnızca karanlık maddeyi etkileyen çok sayıda parçacığa ve hatta karanlık güçlere sahip evrenin bütün bir karanlık bölümü olup olmadığını merak ettiler.

Aynı zamanda, bilim adamlarının azınlığı karanlık maddenin bir serap olduğuna inanıyor. Büyük ölçeklerde yerçekiminin beklenenden farklı davrandığını ve bunun yıldızların ve galaksilerin gözlemlenen dönüşlerini açıkladığını varsayan, değiştirilmiş atalet veya MOND olarak bilinen bir fikre katılıyorlar.

 

Ancak çoğu uzman, bilinen fizikten bu kadar radikal bir şekilde ayrılmanın gerekliliğine ikna olmadı, bu da gerçekliğin büyük bölümlerini anlamamız için değişiklik yapılmasını gerektirecek.

Karanlık madde, kozmosun genişlemesini hızlandırmaktan sorumlu başka bir gizemli fenomen olan karanlık enerji ile bağlantılı değildir. İkisi basitçe, bilim adamları tarafından tamamen anlamadıkları şeyler için yer tutucu olarak kullanılan “karanlık” kelimesini paylaşıyor.

 

Çocuk Tacizlerinin Uzun Vadeli Etkileri

Güneş Sistemindeki Uzaylı Yaşamına Dair En Umut Verici Dört Gezegen