Baltų žinyčios vartai

0

Tiksliau apskaičiavo tamsiosios medžiagos masę

viršaitis gruodžio 1, 2011 Astronomija

Fizikams pavyko tiksliausiai iki šiol apskaičiuoti paslaptingosios tamsiosios medžiagos dalelių masės ribas.Manoma, kad tamsioji medžiaga sudaro iki 98 proc. visos visatos ir beveik ketvirtadalį jos bendrosios masės, praneša SPACE.com.

Tyrėjai, naudodami NASA „Fermi“ gama spindulių kosminio teleskopo surinktus duomenis, nustatė tamsiosios medžiagos dalelių masės parametrus. Jie skaičiavo dažnį, kuriuo jos susiduria su savo kolegėmis antimedžiagos dalelėmis ir vienos kitas panaikina kitose galaktikose, skriejančiose aplink Paukščių Taką.

Fizikas Savvas Koushiappas iš Brauno universiteto ir universiteto auklėtinis Alexas Geringer-Samethas nustatė, kad tamsiosios medžiagos dalelių masė turėtų būti didesnė nei 40 gigaelektronvoltų (GeV), o tai maždaug 42 kartus didesnė masė nei protono.

„Mes nustatėme, kad jei dalelės masė yra mažesnė nei 40 GeV, tuomet tai negali būti tamsiosios medžiagos dalelė“, – aiškino S. Koushiappas. Šie tyrimo rezultatai verčia suabejoti neseniai paskelbtais po žeme vykdomų eksperimentų duomenimis, kur pranešama apie potencialų tamsiosios medžiagos aptikimą.

Šiuos eksperimentus atliekantys mokslininkai teigia aptikę tamsiosios medžiagos daleles, kurių masė svyruoja nuo 7 iki 12 GeV, o tai daug mažiau nei naujojo tyrimo nustatyta riba.

Tamsioji medžiaga yra nematoma, tad mokslininkai jau ilgą laiką tuščiai bandė tiesiogiai aptikti paslaptingas daleles. Tačiau kadangi tamsioji medžiaga turi masę, apie jos buvimą numanoma dėl gravitacinės traukos, kuria ji veikia įprastą medžiagą.

Tačiau viskas daug sudėtingiau. Trečiajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje astronomas Edwinas Hubble`as atrado, kad visata nėra statiška, ji plečiasi. Po daugiau nei 70 metų „Hubble“ kosminiu teleskopu atlikti stebėjimai parodė, kad visata plečiasi vis didėjančiu greičiu.

Kosmologai mano, kad šio mįslingo greitėjimo varomoji jėga yra paslaptinga tamsioji energija. Jos, kaip ir tamsiosios medžiagos, dar nepavyko tiesiogiai aptikti, tačiau manoma, kad būtent ji yra ta jėga, vis didėjančiu greičiu ardanti kosmosą.

„Jei, argumento vardan, tamsiosios medžiagos dalelės masė yra mažesnė nei 40 GeV, tai reiškia, kad tamsiosios medžiagos kiekis šiandieninėje visatoje būtų toks didelis, kad visata nesiplėstų vis didėjančiu greičiu, ką stebime dabar“, – aiškino S. Koushiappas.

Manoma, kad tamsioji energija sudaro iki 73 proc. visos visatos masės ir energijos. Tamsioji medžiaga sudaro 23 proc., tad tik 4 proc. lieka įprastai medžiagai, kurią galime matyti – žvaigždėms, planetoms, galaktikoms ir žmonėms.

Tačiau kadangi nei tamsiosios medžiagos, nei tamsiosios energijos tiesiogiai aptikti nepavyko, jos vis dar lieka neįrodytomis sąvokomis.

Tačiau bent vienu atveju, manoma, tamsioji medžiaga elgiasi kaip įprasta medžiaga. Kai tamsiosios medžiagos dalelės susiduria su atitinkamomis antimedžiagos dalelėmis, jos viena kitą sunaikina. Antimedžiaga yra įprastos medžiagos sesuo. Manoma, kad kiekviena medžiagos dalelė turi atitinkamą kompanionę iš antimedžiagos. Jų masė vienoda, tačiau krūvis priešingas.

Mokslininkai įtaria, kad tamsioji medžiaga sudaryta iš vadinamųjų silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių (angl. weakly interacting massive particles – WIMP). Kai WIMP dalelė susiduria su savo antidalele, jos turėtų viena kitą panaikinti.

Tirdami tamsiosios medžiagos masę, S. Koushiappas ir A. Geringer-Samethas iš esmės nagrinėjo panaikinimui atvirkščią procesą. Tyrėjai stebėjo 7 nykštukines galaktikas, kuriose, kaip manoma, yra daugybė tamsiosios medžiagos, nes jose esančių žvaigždžių judėjimo negalima paaiškinti remiantis vien jų mase.

Kadangi šiose nykštukinėse galaktikose taip pat yra daug mažiau vandenilio dujų ir kitos įprastos medžiagos, jos padeda susidaryti aiškesnį vaizdą apie tamsiąją medžiagą ir jos poveikį, tvirtina S. Koushiappas.

Naudodami per trejus pastaruosius metus „Fermi“ teleskopo, visatą tiriančio didelės energijos gama spindulių šviesoje, duomenis, fizikai dirbo atbulai. Išmatavę šviesos dalelių, vadinamų fotonas, skaičių galaktikose, mokslininkai, atlikę atbulinius skaičiavimus, išvedė, kaip dažnai sukuriamos dalelės, vadinamos kvarkais. Šios dalelės yra WIMP ir antiWIMP dalelių panaikinimo reakcijos produktas.

Tai leido fizikams nustatyti tamsiosios medžiagos dalelių masės ribas ir dažnį, kuriuo jos panaikinamos.

„Tai labai jaudinantis metas tamsiosios medžiagos paieškose, mes daugelis eksperimentinių priemonių galiausiai pasivijo seniai sukurtas teorijas apie tai, kas iš tiesų yra tamsioji medžiaga. Dabar iš tiesų galime šias teorijas patikrinti“, – teigė A. Geringer-Samethas.

lrt.lt

© 2011, viršaitis. All rights reserved.