Materie Întunecată-Energie Întunecată

Materia întunecată este o substanţă din cosmos foarte puţin cunoscută, descoperită relativ recent şi formată din particule încă nedetectate experimental, şi a cărei existenţă a fost stabilită doar teoretic. Proporţia de materie întunecată din univers este foarte mare: circa 21 % din totalul materiei sale. Cu toate acestea, existenţa ei încă nu a putut fi dovedită pe cale experimentală din cauză că ea nu emite radiaţii.
Pentru completitudine, conform teoriilor actuale (2008) restul materiei universului este format din: • energie întunecată: circa 74 % din totalul materiei universului; aceasta este tot o substanţă, o materie, foarte puţin cunoscută, doar că numele ei de „energie” este impropriu;
• barioni: circa 5 % – aceştia constituie lumea materială obişnuită pe care o percepem direct, inclusiv stelele, planetele, galaxiile etc.
• neutrini: circa 0,1 %;
• radiaţia de fond: echivalează cu circa 0,01 % din materia universului.
(date cf. revistei germane „Spektrum der Wissenschaft” nr. 11/2008 p.38)


Teorii şi deducţii ştiinţifice despre materia întunecată
Există dovezi teoretice (stabilite de către cercetătorii Universităţii din Pittsburg, Pennsylvania, SUA, bazate pe radiaţia de fond – radiaţia reziduală de la explozia iniţială Big Bang) despre existenţa materiei întunecate şi a energiei întunecate, nedetectate încă. Astfel, s-a constatat că fotonii din radiaţia de fond sunt încetiniţi la trecerea lor printre galaxii mai mult decât se calculase iniţial, întârzierea datorându-se trecerii prin materie întunecată. Prezenţa materiei întunecate mai este dedusă şi indirect din mişcarea obiectelor astronomice, în special a stelelor, galaxiilor şi roiurilor de galaxii („superclustere&quot (conform lucrărilor lui Martin White).

De asemenea există teorii, bazate pe certitudinea prezenţei „găurilor negre”, prin care se demonstrează existenţa materiei întunecate care este responsabilă de expansiunea accelerată a universului. Pentru prima oară, în vremurile noastre, s-a observat o gaură neagră care a fost surprinsă aruncând jeturi de energie, deşi se ştia că găurile negre doar aspiră, şi nu refulează materia.
Alte teorii ale existenţei materiei întunecate se bazează pe abaterile gravitaţionale ce s-au detectat cu privire la mişcarea galaxiilor şi roiurilor de galaxii în univers, abateri altfel inexplicabile.
Universul se află într-o permanentă expansiune care are loc cu o viteză mai mare decât s-au aşteptat cercetătorii spaţiului cosmic; această viteză este imprimată de o curioasă forţă numită „de chintesenţă” şi generată de vidul cosmic. Vidul cosmic, departe de a fi gol, constituie sediul unor nebănuite energii. În univers, în jurul găurilor negre se îngrămădeşte aşa-numita materie întunecată, care este până acum indetectabilă, deşi constituie 21 % din materia cosmică.
La începutul anului 2007 astronomii au întocmit o hartă tridimensională a materiei întunecate pe care sunt indicate şi stelele şi galaxiile. Studiul, publicat în revista Nature, aduce cele mai importante dovezi de până acum că răspândirea galaxiilor corespunde în bună măsură cu distribuţia materiei întunecate. Explicaţia constă în faptul că materia întunecată atrage materia obişnuită (galaxii, stele, planete, gaze, radiaţii, în total 5 % din materia universului) prin intermediul câmpului gravitaţional.

Distributia materiei întunecate şi a energiei întunecate în Univers (estimaţie din 20
Particule elementare care constituie materia întunecată
Particulele constitutive ale materiei întunecate nu pot fi nici protoni, nici neutroni, nici electroni şi nici neutrinii obişnuiţi; cosmologii, care până acum nu le-au detectat experimental, le numesc de exemplu axioni şi neutrini sterili. Câteva date sumare despre neutrini ne pot pregăti pentru ce ar putea fi materia întunecată. Neutrinoul este o particulă elementară stabilă şi foarte uşoară, nu are sarcină electrică (deci este neutră d.p.d.v. electric) şi are masa de cel puţin zece mii de ori mai mică decât aceea a electronului. Existenţa neutrinilor a fost dovedită teoretic în anul 1936, ei constituind explicaţia abaterii de la legile de conservare a energiei; experimental ea a fost pusă în evidenţă în anul 1954, când au fost detectaţi primii neutrini.
Câteva trăsături specifice ale neutrinului
• Zi şi noapte primim de la Soare, în fiecare secundă, aproape zece miliarde de neutrini pe centimetru pătrat.
• Se pare că neutrinii nu reacţionează cu materia, iar interacţiunea cu restul universului este slabă.
• Corpul omenesc este străbătut în fiecare secundă de milioane de neutrini. Neutrinii traversează cu uşurinţă volumul planetei noastre, fără să se abată de la drum.
• Neutrinii îşi schimbă starea frecvent.
• Se cunosc trei feluri de neutrini.

„Neutrinii joacă un rol fundamental la nivelul structurii materiei. Domină comportamentul ultimelor vârste stelare. Nu este imposibil ca ei să dirijeze expansiunea universului…” („Răbdare în azur”, Hubert Reeves, pag. 221 – ed. Humanitas, Bucureşti, 1993)
Cercetări experimentale pentru crearea de noi particule elementare
Se fac experimente cu acceleratoare gigantice, ca de exemplu noul accelerator LHC al Centrului European de Cercetare Nucleară CERN de la Geneva, Elveţia, şi cu programe de cercetări în care sunt angrenate forţe ştiinţifice numeroase şi deosebit de puternice, care constau în încercarea de a crea două fascicole de protoni care să se intersecteze şi astfel să se bombardeze reciproc. La LHC se utilizează energii de ordinul a 12 gigajouli şi de mii de miliarde de electroni-volţi. Se aşteaptă ca încă în 2009 să se creeze în laborator condiţiile existente în perioada foarte timpurie a Big-Bangului. În cursul acestor experimentări se speră să se descopere noi particule elementare precum şi mecanismele petrecute imediat după naşterea Universului, cu scopul creării unor teorii plauzibile ale formării universului, şi ale existenţei şi compoziţiei materiei întunecate şi a energiei întunecate. Pe lângă acceleratorul propriu-zis experimentele folosesc numeroase alte dispozitive speciale, calculatoare gigantice şi instrumentar de laborator special. Acestea se află în subteran, în medie la circa 100 metri adâncime, într-un tunel circular de 27 km lungime, construit în 2006 în apropiere de oraşul Geneva. La Torino, aflat la o distanţă de circa 700 km de Geneva, s-au construit instalaţii adecvate de recepţionare a fasciculelor de neutrini lansate de la CERN.

Există deja fotograme înregistrate pe hard discuri conţinând imagini de la bombardamente de particule efectuate la energii enorme; tipărite pe hârtie şi stivuite unele peste altele ele ar atinge înălţimea Turnului Eiffel. În aceste fotograme apar extrem de rar şi fenomene care se abat de la fenomenele fizice deja cunoscute. Aceste „anomalii” sunt studiate în mod intensiv pentru a se cunoaşte mecanismele ce s-au manifestat în Universul timpuriu, la începuturile sale, imediat după Big Bang.
În cosmologie, energia întunecată este o formă de materie dovedită doar teoretic, prezentă în tot universul. Numele ei este oarecum impropriu, deoarece este vorba de o substanţă (cu masă şi energie), şi nu doar de o energie.
Exercitând o presiune negativă ea generează o forţă care se comportă ca o gravitaţie negativă (repulsivă). Astfel, energia întunecată ar putea explica accelerarea expansiunii universului. Scopul cercetărilor astrofizice actuale în domeniu este măsurarea precisă a vitezei de expansiune a universului, pentru a determina modul în care această expansiune variază în timp.
Ultimele calcule (2008) arată că universul ar fi constituit în proporţie de 74 % din această formă de materie.
Istorie
Alan Guth propuse în anii 1970 ca un câmp de presiune negativ, similare în întuneric pentru conceptul de energie, cum că ar putea conduce vehicule cosmice a inflaţiei în univers foarte devreme. Inflaţia postulează că această vigoare, calitativ similar cu întuneric de energie, a dus la o enormă expansiune exponenţială a universului, uşor după Big Bang. Cu toate acestea, inflaţia trebuie să fi apărut la o densitate de energie mult mai mare decât în întuneric. De energia de azi vom observa că s-a crezut căci este completă, a luat sfârşit atunci când universul a fost doar o fracţiune de secundă. Chiar şi după ce au devenit modele de inflaţioniste acceptate, de constanţa cosmologică a fost gândit pentru a fi la curent irelevante în univers.
Termenul de „energie întunecată” a fost inventat de Michael Turner, în 1998. Prin această dată, la masă lipseşte problema de big-bang şi structura pe scară largă, care a fost stabilit, iar un un cosmologist a început să teoretizeze că a fost o componenţă suplimentară pentru universul nostru. Primele dovezi directe pentru energia întunecata a venit de la Supernova, observaţiile de expansiunea accelerată, în Riess şi mai târziu a confirmat în Perlmutter. Acest lucru a dus la Lambda-CDM model, care din 2006 este în concordanţă cu o serie de observaţii din ce în ce mai riguroase cosmologic, cel mai recent fiind de 2005, Supernova Legacy Survey. Primele rezultate de la SNLS arată că în medie de comportament (de exemplu, ecuaţia de stat) din întuneric de energie se comportă constanţa cosmologică la o precizie de 10%. Recentele rezultate de la Hubble Space Telecomanda Superior-Z, indică faptulcă energia întunecată a fost prezentă pentru cel puţin 9 miliarde de ani, şi în perioada premergătoare cosmică accelerată.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s

%d blogeri au apreciat asta: