Materia si energia intunecata, neutrini si altele.

Materia întunecată este o substanță din cosmos foarte puțin cunoscută, descoperită relativ recent și formată din particule încă nedetectate experimental, și a cărei existență a fost stabilită doar teoretic. Proporția de materie întunecată din univers este foarte mare: circa 21 % din totalul materiei sale. Cu toate acestea, existența ei încă nu a putut fi dovedită pe cale experimentală din cauză că ea nu emite radiații.

Pentru completitudine, conform teoriilor actuale (2008) restul materiei universului este format din:

* energie întunecată: circa 74 % din totalul materiei universului; aceasta este tot o substanță, o materie, foarte puțin cunoscută, doar că numele ei de „energie” este impropriu;
* barioni: circa 5 % - aceștia constituie lumea materială obișnuită pe care o percepem direct, inclusiv stelele, planetele, galaxiile etc.
* neutrini: circa 0,1 %;
* radiația de fond: echivalează cu circa 0,01 % din materia universului

Teorii și deducții științifice despre materia întunecată

Există dovezi teoretice (stabilite de către cercetătorii Universității din Pittsburg, Pennsylvania, SUA, bazate pe radiația de fond - radiația reziduală de la explozia inițială Big Bang) despre existența materiei întunecate și a energiei întunecate, nedetectate încă. Astfel, s-a constatat că fotonii din radiația de fond sunt încetiniți la trecerea lor printre galaxii mai mult decât se calculase inițial, întârzierea datorându-se trecerii prin materie întunecată. Prezența materiei întunecate mai este dedusă și indirect din mișcarea obiectelor astronomice, în special a stelelor, galaxiilor și roiurilor de galaxii ("superclustere") (conform lucrărilor lui Martin White).

De asemenea există teorii, bazate pe certitudinea prezenței „găurilor negre”, prin care se demonstrează existența 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, deși se știa că găurile negre doar aspiră, și nu refulează materia.

Alte teorii ale existenței materiei întunecate se bazează pe abaterile gravitaționale ce s-au detectat cu privire la mișcarea galaxiilor și 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 așteptat cercetătorii spațiului cosmic; această viteză este imprimată de o curioasă forță numită „de chintesență” și generată de vidul cosmic. Vidul cosmic, departe de a fi gol, constituie sediul unor nebănuite energii. În univers, în jurul găurilor negre se îngrămădește așa-numita materie întunecată, care este până acum indetectabilă, deși constituie 21 % din materia cosmică.

La începutul anului 2007 astronomii au întocmit o hartă tridimensională a materiei întunecate pe care sunt indicate și stelele și galaxiile. Studiul, publicat în revista Nature, aduce cele mai importante dovezi de până acum că răspândirea galaxiilor corespunde în bună măsură cu distribuția materiei întunecate. Explicația constă în faptul că materia întunecată atrage materia obișnuită (galaxii, stele, planete, gaze, radiații, în total 5 % din materia universului) prin intermediul câmpului gravitațional.

Particule elementare care constituie materia întunecată

Particulele constitutive ale materiei întunecate nu pot fi nici protoni, nici neutroni, nici electroni și nici neutrinii obișnuiți; cosmologii, care până acum nu le-au detectat experimental, le numesc de exemplu axioni și neutrini sterili. Câteva date sumare despre neutrini ne pot pregăti pentru ce ar putea fi materia întunecată. Neutrinul este o particulă elementară stabilă și foarte ușoară, nu are sarcină electrică (deci este neutră d.p.d.v. electric) și are masa de cel puțin zece mii de ori mai mică decât aceea a electronului. Existența neutrinilor a fost dovedită teoretic în anul 1936, ei constituind explicația abaterii de la legile de conservare a energiei; experimental ea a fost pusă în evidență în anul 1954, când au fost detectați primii neutrini.

Câteva trăsături specifice ale neutrinului

Articol principal: Neutrino

* Zi și noapte primim de la Soare, în fiecare secundă, aproape zece miliarde de neutrini pe centimetru pătrat.
* Se pare că neutrinii nu reacționează cu materia, iar interacțiunea cu restul universului este slabă.
* Corpul omenesc este străbătut în fiecare secundă de milioane de neutrini. Neutrinii traversează cu ușurință volumul planetei noastre, fără să se abată de la drum.
* Neutrinii își 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, București, 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, Elveția, și cu programe de cercetări în care sunt angrenate forțe științifice numeroase și deosebit de puternice, care constau în încercarea de a crea două fascicole de protoni care să se intersecteze și astfel să se bombardeze reciproc. La LHC se utilizează energii de ordinul a 12 gigajouli și de mii de miliarde de electroni-volți. Se așteaptă ca încă în 2009 să se creeze în laborator condițiile existente în perioada foarte timpurie a Big-Bangului. În cursul acestor experimentări se speră să se descopere noi particule elementare precum și mecanismele petrecute imediat după nașterea Universului, cu scopul creării unor teorii plauzibile ale formării universului, și ale existenței și compoziției materiei întunecate și a energiei întunecate. Pe lângă acceleratorul propriu-zis experimentele folosesc numeroase alte dispozitive speciale, calculatoare gigantice și 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 orașul Geneva. La Torino, aflat la o distanță de circa 700 km de Geneva, s-au construit instalații adecvate de recepționare a fasciculelor de neutrini lansate de la CERN.

Există deja fotograme înregistrate pe discuri dure conținând imagini de la bombardamente de particule efectuate la energii enorme; tipărite pe hârtie și stivuite unele peste altele ele ar atinge înălțimea Turnului Eiffel. În aceste fotograme apar extrem de rar și fenomene care se abat de la fenomenele fizice deja cunoscute. Aceste „anomalii” sunt studiate în mod intensiv pentru a se descoperi mecanismele ce s-au manifestat în Universul timpuriu, la începuturile sale, imediat după Big Bang.


Energie întunecată

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 substanță (cu masă și energie), și nu doar de o energie.

Exercitând o presiune negativă ea generează o forță care se comportă ca o gravitație 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 proporție de 74 % din această formă de materie.

Istorie

Alan Guth propuse în anii 1970 ca un câmp de presiune pozitiv, similare în întuneric pentru conceptul de energie, cum că ar putea conduce vehicule cosmice a inflației în univers foarte devreme. Inflația postulează că această vigoare, calitativ similar cu întuneric de energie, a dus la o enormă expansiune exponențială a universului, ușor după Big Bang. Cu toate acestea, inflația 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 sfârșit atunci când universul a fost doar o fracțiune de secundă. Chiar și după ce au devenit modele de inflaționiste acceptate, de constanța 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 lipsește problema de big-bang și structura pe scară largă, care a fost stabilit, iar un un cosmologist a început să teoretizeze că a fost o componență suplimentară pentru universul nostru. Primele dovezi directe pentru energia întunecata a venit de la Supernova, observațiile de expansiunea accelerată, în Riess și mai târziu a confirmat în Perlmutter. Acest lucru a dus la Lambda-CDM model, care din 2006 este în concordanță cu o serie de observații 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, ecuația de stat) din întuneric de energie se comportă constanța cosmologică la o precizie de 10%. Recentele rezultate de la Hubble Space Telecomanda Superior-Z, indică faptul că energia întunecată a fost prezentă pentru cel puțin 9 miliarde de ani, și în perioada premergătoare cosmică accelerată.

Dupa cum m-am informat si eu despre asta, in energia intunecatica sunt si niste bacterii, ceva foarte mici..