Karanlık Madde Hakkında Cevapsız Kalmış Sorular

1930’larda, Fritz Zwicky adlı İsviçreli bir gökbilimci, uzak bir kümedeki gökadaların birbirleri etrafındaki yörünge hızlarının görünür kütle miktarına göre olması gerekenden daha hızlı olduğunu fark etti. Karanlık madde olarak adlandırdığı görünmeyen bir maddenin, bu galaksilerde yer çekimi etkisini besliyor olabileceğini öne sürdü. O zamandan beri, araştırmacılar bu gizemli maddenin evrende bulunabileceğini ve yıldızlar ve insanlar gibi sıradan şeyleri oluşturan normal maddeden altı kat daha fazla olduğunu doğruladılar.

Karanlık madde nedir?

İlk ve belki de en şaşırtıcı gerçek, araştırmacılar tam olarak karanlık maddenin ne olduğundan emin değiller. Başlangıçta, bazı bilim adamları evrendeki eksik kütlenin küçük soluk yıldızlar ve kara deliklerden oluştuğunu tahmin ediyorlardı, ancak ayrıntılı gözlemler karanlık maddenin etkisini açıklamak için bu tür cisimleri yeterli bulmadı. Karanlık maddenin yapısı için mevcut önde gelen öneri, bir nötron gibi davranacak olan ve bir protondan 10 ila 100 kat daha ağır olacak Zayıf Etkileşimli Masif Parçacık veya WIMP olarak adlandırılan varsayımsal bir parçacıktır. Ancak, bu varsayım sadece daha fazla soruya yol açtı – devam edelim…

Karanlık maddeyi tespit edebilir miyiz?

Karanlık madde WIMP’lerden yapılmışsa, bunlar etrafımızda bulunup, görünmez olacaklardır ve zar zor tespit edileceklerdir. Peki neden henüz bulamadık? Sıradan madde ile çok fazla etkileşime girmeyecek olsalar da, karanlık madde parçacığının uzayda yolculuk ederken proton veya elektron gibi normal bir parçacığa çarpma ihtimali küçük olsa da her zaman vardır. Bu nedenle, araştırmacılar sıradan parçacıkları incelemek için karanlık madde-parçacık çarpışmasını taklit eden deneyler yaptılar. Deneylere radyasyon kaynaklı parçacıkların karışmaması için çalışmalarını yerin altında yürüttüler. Sorun şu ki on yıllarca süren aramaların ardından dedektörlerinin hiçbiri güvenilir bir keşifte bulunmadı. 2018 yılı başlarında, Çin PandaX deneyi en son WIMP’lerin tespit edilemediğini bildirdi. Karanlık madde parçacıklarının WIMP’lerden çok daha küçük olduğu veya çalışılmasını kolaylaştıracak özelliklerden yoksun olduğu öne sürülüyor.

Karanlık madde birden fazla parçacık içeriyor mu?

Sıradan madde, protonlar ve elektronlar gibi sıradan parçacıkların yanı sıra nötrinolar, müonlar ve pionlar gibi daha egzotik parçacıkların bir birleşiminden oluşur. Bazı araştırmacılar, evrendeki maddenin yüzde 85’ini oluşturan karanlık maddenin de aynı derecede karmaşık olup olmadığını merak ediyor. Araştırmacılar evrendeki tüm karanlık maddenin tek tip parçacıktan oluştuğunu varsaymak için bir neden bulamıyor.

Karanlık güçler var mı?

Birden fazla karanlık madde parçacıkları ile birlikte, karanlık maddenin normal madde tarafından hissedilenlere benzer güçler yaşama olasılığı vardır. Bazı araştırmacılar elektromanyetik kuvvete yol açan normal parçacıklar arasında değiştirilen fotonlar gibi olacak “karanlık fotonları” aradılar.

Karanlık madde axion’lardan oluşuyor olabilir mi?

Fizikçiler giderek WIMP’lere olan ilgisini yitirdikçe, diğer karanlık madde parçacıkları dikkat çekmeye başlıyor. Değişikliklerden biri, bir protondan daha küçük kütleli, axion olarak bilinen varsayımsal bir parçacıktır. Birkaç deneyde axion’lar araştırıldı. Son bilgisayar simülasyonları, bu parçacıkların yıldız benzeri objeler oluşturma olasılığını artırdı, ayrıca hızlı radyo patlamaları olarak bilinen gizemli fenomenlere oldukça benzeyen saptanabilir radyasyon üretebilirler.

Karanlık maddenin özellikleri nelerdir?

Gökbilimciler, sıradan madde ile yerçekimi etkileşimleri yoluyla karanlık maddeyi keşfettiler, bunun evrendeki varlığının bilinmesinin esas yolu olduğunu öne sürüyorlar. Ancak karanlık maddenin gerçek doğasını anlamaya çalışırken, araştırmacıların tutunacakları çok az şey var. Bazı teorilere göre, karanlık madde parçacıklarının kendi anti-parçacıkları olmalıdır, yani iki karanlık madde parçacığı buluştuğunda yok olurlar. Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki Alfa Manyetik Spektrometre (AMS) deneyi, 2011’den bu yana bu yok olma olaylarının önemli işaretlerini araştırıyor ve yüz binlerce olayı zaten tespit etti. Bilim adamları bunların karanlık maddeden gelip gelmediğinden hala emin değiller ve işaretler henüz karanlık maddenin tam olarak ne olduğunu belirlemelerine yardımcı olmadı.

Karanlık madde her galakside var mı?

Sıradan maddeye ağır bastığı için, karanlık maddenin genellikle gökadalar ve galaktik kümeler gibi büyük yapıları organize eden kontrol gücü olduğu söylenir. Bu nedenle, gökbilimciler, neredeyse hiç karanlık madde içermeyen NGC 1052-DF2 adlı bir galaksi bulduklarını açıkladıklarında tuhaf karşılanmıştı. Ancak, ekip galaksiye olan mesafeyi yanlış ölçmüştü, başka bir araştırma ekibine göre galaksinin görünür maddesi ilk bulgulara göre çok daha sönük ve daha hafifti ve kütlesinin çoğu daha önce önerilenden daha fazla karanlık madde içerisindeydi.

DAMA / LIBRA sonuçlarında neler var?

Parçacık fiziğinde uzun süredir devam eden bir gizem, DAMA / LIBRA olarak bilinen bir Avrupa deneyinin şaşırtıcı sonuçlarıdır. İtalya’daki Gran Sasso dağının altındaki bir yeraltı madeninde bulunan bu dedektör, karanlık madde parçacıklarında periyodik sinyallerini arıyor. Bu sinyaller, Güneş sistemimizi çevreleyen karanlık maddenin galaktik akışından geçerken, Dünya güneş çevresindeki yörüngesinde hareket ederken ortaya çıkmalıdır. 1997’den bu yana, DAMA / LIBRA deneyi tam olarak bu sinyali bulduğunu iddia etti, ancak başka bir deneyle böyle bir şey henüz doğrulanamadı.

Karanlık maddenin elektrik yükü olabilir mi?

Zamanın başlangıcından gelen bir sinyal, bazı fizikçilerin karanlık maddenin elektrik yüküne sahip olabileceğini öne sürmelerine neden oldu. Büyük Patlama’dan sadece 180 milyon yıl sonra, dalga boyu 21 santimetre olan radyasyon, evrenin bebekliğindeki yıldızlar tarafından yayıldı. Daha sonra o anda etrafta bulunan soğuk hidrojen tarafından emildi. Bu radyasyon 2018 Şubat ayında tespit edildiğinde bulunan izler, hidrojenin bilim adamlarının tahmin ettiğinden çok daha soğuk olduğunu gösterdi. Harvard Üniversitesi’nden astrofizikçi Julian Muñoz, elektrik yüküne sahip olan karanlık maddenin ısıyı her yere yayılmış olan hidrojenden uzaklaştırmış olabileceğini öne sürdü fakat bu görüş henüz kabul görmüş değil.

Sıradan parçacıklar karanlık maddeye bozunabilir mi?

Nötronlar, sınırlı bir ömre sahip düzenli madde parçacıklarıdır. Yaklaşık 14.5 dakika sonra, bir atomdan bağımsız yalnız bir nötron, bir proton, bir elektron ve bir nötrino haline gelir. Fakat yapılan bir araştırmaya göre, iki farklı deney düzeneği bu bozunma için biraz farklı yaşam süreleri veriyor ve aralarındaki tutarsızlık yaklaşık 9 saniye. 2018 yılı başlarında fizikçiler, zamanın yüzde 1’inde bazı nötronların karanlık madde parçacıklarına dönüşüyorsa, bu tutarsızlığın açıklanabileceğini öne sürdüler. New Mexico’daki Los Alamos Ulusal Laboratuarı’ndan Christopher Morris ve ekibi, karanlık madde olabilecek bir sinyal için ancak sonuçta hiçbir şey tespit edemeyen nötronları izledi.

Karanlık madde gerçekten var mı?

Bilim adamlarının karanlık maddeyi tespit etmeye ve açıklamaya çalışırken karşılaştıkları zorluklar göz önüne alındığında, makul bir soru olarak her şeyin yanlış olup olmadığı merak edilebilir. Uzun yıllar boyunca, azınlıktaki fizikçiler belki de yerçekimi kuramlarımızın basitçe yanlış olduğu ve temel gücün büyük ölçeklerde beklediğimizden farklı çalıştığı fikrini zorladılar. Genellikle “değiştirilmiş Newton dinamikleri” veya MOND modelleri olarak bilinen bu önerilere göre, karanlık bir madde olmadığını ve yıldızların ve galaksilerin birbirlerinin etrafında döndüklerinin görüldüğü ultra hızların, sadece beklenmedik şekilde davranan yer çekiminin bir sonucudur.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir