Je, maisha yanayotegemea mambo ya giza yanawezekana?

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Idadi kubwa ya misa katika Ulimwengu wetu haionekani. Na kwa muda mrefu sasa, wanafizikia wamekuwa wakijaribu kuelewa ni nini misa hii ngumu. Iwapo imetengenezwa kwa chembe, matumaini ni kwamba Hadron Collider Kubwa inaweza kutokeza chembe ya maada nyeusi, au darubini ya anga itaona sahihi ya mionzi ya gamma ya migongano ya vitu vyenye giza. Hadi sasa, hakuna kitu. Na tatizo hili huwafanya wanafizikia wa kinadharia kutafakari mawazo mapya.

Mnamo mwaka wa 2017, mwanafizikia mashuhuri wa nadharia Lisa Randall aliangalia uwezekano mmoja wa ajabu wa jambo la giza. Dhana, bila shaka. Badala ya kuchukulia mambo ya giza kuwa aina fulani ya chembe, alifikiri kwamba jambo lenye giza lingeweza kufanyizwa na familia nzima ya chembe zinazofanyiza nyota za giza, galaksi za giza, sayari zenye giza, na pengine uhai wa giza. Kemia ya ulimwengu wa giza inaweza kuwa tajiri na tofauti kama "kemia yetu ya kawaida." Lakini si kila kitu ni rahisi sana.

Tatizo la giza

Ulimwengu wetu ni mahali pa kushangaza, ingawa haueleweki.

Katika miongo michache iliyopita, tumegundua kwamba 84.5% ya mambo katika Ulimwengu hayawezi kuonekana. Kwa kuzingatia jina la utani lisilo la kawaida "jambo la giza", dutu hii iko katika hali ambayo haiingiliani na jambo "kawaida". Kama nishati ya giza, mambo haya ni "giza" kwa sababu hatuyaelewi.

Ikiwa kuna kipande cha jambo la giza kwenye dawati langu sasa, sitawahi kujua kuhusu hilo. Kipande cha jambo la giza kwa ujumla, kama hivyo, hawezi kulala kwenye dawati langu. Itaanguka kupitia meza, na sakafu, na ukoko wa dunia, kukimbilia kwenye kisima cha mvuto katika msingi wa sayari yetu. Au itatoweka kwenye nafasi kwa njia isiyoeleweka. Jambo la giza huingiliana kwa unyonge sana na kitu chochote kwamba kipande hiki kitaanguka tu kupitia maada ya kawaida, kana kwamba haipo.

Kwa kiwango kidogo, udhihirisho wa mvuto wa jambo la giza haujalishi, lakini kwa umbali wa ulimwengu, uwepo wa jambo la giza huonekana - inaweza kuzingatiwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja na athari yake ya mvuto kwenye nguzo za gala na athari yake kwenye mzunguko wa gala. Tunajua kuwa ipo, hatuioni.

Na hatujui ni nini, tunaweza tu kukisia

Jambo la kawaida - aka baryonic matter - huingiliana kwa njia ya sumakuumeme, mvuto, nguvu na nguvu dhaifu. Nguvu hizi huhamisha nishati na kutoa muundo kwa maada zote. Maada nyeusi, kwa upande mwingine, kwa kawaida hutazamwa kama wingu la amofasi la "maada" ambalo haliwezi kuingiliana kupitia nguvu za sumakuumeme, dhaifu au yenye nguvu. Kwa hiyo, inachukuliwa kuwa jambo la giza ni "isiyo ya baryoni". Jambo lisilo la baryonic linaweza kufunua uwepo wake kwa mvuto tu.

Mgombea anayeongoza katika utafutaji wa mada nyeusi ni WIMP, chembe kubwa inayoingiliana kwa udhaifu. Kama jina la WIMP linavyopendekeza, chembe hii ya dhahania haiingiliani na jambo la kawaida - kwa hivyo sio baryoniki.

Mifano zilizoimarishwa za kikosmolojia zinatabiri kwamba maada ya giza - iwe kwa namna ya WIMPs au "axions", kwa mfano - huweka Ulimwengu wetu na muundo na kwa kawaida huitwa "gundi" ambayo inashikilia Ulimwengu wetu kwa ujumla.

Akichunguza kuzunguka kwa galaksi, mwanaanga Vera Rubin aliona kwamba mambo mengi katika galaksi hayaonekani. Ni asilimia ndogo tu inayoonekana - nyota, gesi na vumbi; iliyobaki inajificha kwenye halo kubwa lakini isiyoonekana ya jambo la giza. Ni kana kwamba galaksi yetu inayoonekana ya maada ya kawaida ni kifuniko tu kwenye gurudumu kubwa la mambo ya giza linaloenea zaidi ya kile tunachoweza kuona.

Katika karatasi iliyochapishwa hivi karibuni (2013), Randall na wenzake waliwasilisha aina ngumu zaidi ya jambo la giza. Kulingana na wao, halo ya giza ya gala yetu haijumuishi aina moja tu ya molekuli ya amofasi ya jambo lisilo la baryonic.

"Inaonekana kuwa ya kushangaza sana kudhani kwamba vitu vyote vya giza vinajumuisha aina moja tu ya chembe," anaandika Randall. "Mwanasayansi asiyependelea upande wowote hapaswi kuruhusu jambo la giza kuwa tofauti kama suala letu la kawaida."

"Ulimwengu wa kivuli" tajiri?

Kama vile ulimwengu wetu unaoonekana unatawaliwa na Muundo Sanifu wa fizikia - familia iliyothibitishwa vyema ya chembe (pamoja na kibofu cha Higgs) na nguvu, je, muundo tajiri na tofauti wa chembe na nguvu za giza unaweza kufanya kazi katika halo ya giza ya galactic?

Utafiti huu unafuata mantiki ya kuchukulia aina nyingi za fizikia zisizojulikana katika sekta ya giza ya ulimwengu - tuuite "ulimwengu wa kivuli" - ambao upo sambamba na wetu wenyewe na una magumu yote ambayo ulimwengu wetu unaoonekana unapaswa kutoa.

Wanaastrofizikia wamependekeza hapo awali kwamba "nyota za giza" - nyota zilizotengenezwa kwa mada nyeusi - zinaweza kuwepo katika ulimwengu wetu wa kale hadi leo. Ikiwa ndivyo, Randall anabishana, labda "sayari za giza" zinaweza kuunda. Na ikiwa kuna familia ya chembe za chembe za giza zinazodhibitiwa na nguvu zilizowekwa katika sekta ya giza, hii inaweza kusababisha kuibuka kwa kemia changamano? Na kwa maisha?

Hata hivyo, ikiwa kuna maisha ya "giza" au "kivuli" sambamba na ulimwengu wetu, unaweza kusahau kwamba tunaweza kugundua.

Uhai wa kivuli utabaki kwenye vivuli

Inaonekana kujaribu kutumia dhana hii kueleza mafumbo yote ya kila siku au hata madai yasiyo ya kawaida ambayo sayansi haiwezi kupinga au kuunga mkono. Je, ikiwa "mizimu" au "taa mbinguni" isiyoeleweka ni antics ya viumbe vya giza wanaoishi nyuma ya kila kitu?

Ingawa mantiki hii ingefaa kwa kipindi cha televisheni au filamu, viumbe hawa wa giza wangeishi katika ulimwengu wenye kivuli ambao haupatani kabisa na maada ya kawaida. Chembe na nguvu zao zisingekuwa na athari katika ulimwengu wetu. Unaweza kusoma mistari hii ukiwa umeketi kwenye kisiki cha mti kwenye msitu wenye giza, na hautawahi kujua kuihusu.

Lakini kwa kuwa tunaishi pamoja na ulimwengu huu wa kivuli kwa wakati sawa wa nafasi - bila vipimo visivyo vya lazima au anuwai - ishara moja tu inaweza kupitishwa.

Mawimbi ya uvutano yaligunduliwa tu mwaka wa 2016, na ugunduzi wa kwanza wa viwimbi hivi katika wakati wa anga ulisababishwa na mgongano wa mashimo meusi. Inaonekana inawezekana kabisa kwamba mawimbi ya mvuto yanaweza kugunduliwa katika sekta ya giza, lakini matukio ya nguvu zaidi ya cosmic katika sekta ya giza yanaweza kugunduliwa mwishoni mwa waya.

Kwa yote, hakika hatutawahi kuthibitisha kuwepo kwa viumbe vya kuvutia vya giza, lakini Randall anaonyesha jambo muhimu. Tunapofikiria chanzo cha mambo ya giza, ni lazima tuangalie zaidi ya chuki zetu; sekta ya giza inaweza kuwa familia changamano ya chembe giza jambo na nguvu ambayo ni zaidi ya kile tunaweza kufikiria.