Piotr Stanisławski
Gromada galaktyk Abell 520 kolor niebieski – ciemna materia, kolor różowy – gorący gaz.
Ciemna materia to z pewnością najdziwniejsza rzecz, na jaką trafiła ludzkość. A właściwie nie trafiła, bo dotąd wiedzieliśmy o jej istnieniu, ale nie złapaliśmy jej za rękę. Aż do dziś.
Ogłoszono właśnie pierwsze wyniki doświadczenia, które trwa od kilkunastu miesięcy. To AMS – Magnetyczny Spektrometr Alfa, który zainstalowany jest na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Jego zadaniem jest dokładne badanie promieniowania kosmicznego czyli ciągłego strumienia cząstek lecących przez kosmos. Są tam elektrony, protony, jądra helu i antymateria.
I właśnie przeglądając tą kosmiczną kaszę AMS potwierdził, że jest w niej za dużo pozytronów – antybraci elektronów. Pozytron to taki elektron, tyle, że z odwrotnym – dodatnim – ładunkiem. Czysta antymateria. O tym, że pozytronów jest w promieniowaniu kosmicznym więcej niż powinno wiemy od dobrych dwóch dekad, ale dzięki AMS dowiedzieliśmy się więcej.
AMS zamontowany na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej trafił na ślad ciemnej materii
Potrafi on bowiem nie tylko zarejestrować cząstkę, ale też dokładnie ją zbadać. Bo cząstki wiatru słonecznego powstają w różnych okolicznościach. Lecą ze Słońca, wybuchających gwiazd, okolicy czarnych dziur i ciemnej materii. Dolatują do nas przedzierając się przez kosmos i niosąc ze sobą całą historię. Ich energia, rodzaj i kierunek mówią fizykom bardzo wiele o dziejach cząstek promieniowania.
Ale do rzeczy – gdzie ta ciemna materia?
No właśnie – nie wiemy gdzie. Ciemna materia jest zapewne wszędzie we Wszechświecie. Od dawna podejrzewamy, że to, co widzimy i potrafimy badać to tylko część materii. Ostatnio okazuje się, że część całkiem niewielka. Wygląda nawet na to, że zaledwie około jednej siódmej tego, z czego zbudowany jest Wszechświat. Reszta to ciemna materia.
Wyobraźcie sobie – 83% wszystkiego jest dla nas niewidzialne, niedotykalne i niewykrywalne. Ale spokojnie, to nie jakiś świat duchowy a całkiem materialny. Ciemna materia działa grawitacyjnie przyciągając siebie samą oraz „naszą” materię. Wiemy to z obserwacji kosmosu i wyliczeń. Po prostu zwykłej materii jest za mało, by grawitacja utrzymała to wszystko w kupie. Musi być ta ciemna, by galaktyki układały się w skupiska gwiazd, a nie pozostawały rozsypane po okolicy.
Czym jest?
No właśnie nie wiemy. Zapewne to ciężkie cząstki, które słabo oddziałują z naszą materią. Ciężkie, bo grawitację zmieniają, a słabo bo byśmy je dawno odkryli. Choć ich nie znamy, to nadaliśmy im nawet nazwę – WIMP (Weakly Interacting Massive Particles – słabo oddziałujące masywne cząstki).
Ów nadmiar pozytronów, o którym było na początku to prawdopodobnie efekt rozpadania się ciemnej materii złożonej z WIMP-ów. Bo wedle naszej wiedzy cząstka taka jak WIMP ulegając rozpadowi powinna emitować właśnie m.in. pozytrony. A skoro jest ich tak dużo, to bardzo prawdopodobne, że są pierwszym namacalnym i bezpośrednim dowodem istnienia tej tajemniczej, niedostrzegalnej ciężkiej materii.
Pewności jeszcze nie mamy, bo ten pozytronowy nadmiar może być np. efektem działania pulsarów. Ostateczny dowód dostaniemy (zapewne) za kilka miesięcy, gdy spłyną kolejne dane z AMS-a. Ale na razie wszystko składa się tak pięknie, że trzymamy kciuki za ciemną materię!
Jeśli udało Wam się doczytać do tego miejsca, to jesteście bardzo dzielni. Zatem – nagroda. 😉