Ciemna materia. Kosmiczne rusztowanie, które trzyma cały wszechświat w kupie

Świat stale się zmienia i ludzie się stale zmieniają. To samo w kosmosie. Cały czas zderzają się ze sobą planety i galaktyki, w tym samym czasie umierają gwiazdy i rodzą się nowe. Jedną z niewielu stałych rzeczy w tym szalonym wszechświecie jest grawitacja. Jest to stałe, uniwersalne prawo, które nie ulega zmianom bez względu na masę i odległość. I to właśnie lata temu zabiło ćwieka astrofizykom. Okazało się, że w całym wszechświecie jest za mało materii, żeby cały ten interes się kręcił. I nie jest to żaden margines błędu. Zgodnie z fizyką tej materii we wszechświecie powinno być, aż 5,5 razy więcej! Tak naprawdę to przy masie obecnej we wszechświecie, galaktyki nie miały prawa nawet się ukształtować!

Dla przykładu, nasza Droga Mleczna wiruje tak szybko, że poszczególne jej elementy powinny się odczepić i zostać wyrzucone w kosmos. Przy masie widzialnej przez nas materii siła grawitacji byłaby zbyt mała, by jej zewnętrzne ramiona dalej grzecznie krążyły wokół jej środka. Już w latach trzydziestych Fritz Zwicky zauważył, że galaktyki należące do gromady Coma poruszają się tak szybko, że biorąc pod uwagę oddziaływanie grawitacyjne jedynie widzialnej materii, niektóre z galaktyk powinny być wyrzucone z gromady. Ani Zwicky, ani współcześni mu naukowcy nie zdawali sobie sprawy jak przełomowe jest to odkrycie. Wraz z czasem astrofizycy zaczęli odkrywać coraz więcej planet, gwiazd i galaktyk, które poruszają nieadekwatnie do swojej masy. Ziemia nie jest tu wyjątkiem. Masa Ziemi jest tak naprawdę o 0,005% większa, niż podają to szkolne podręczniki. Choć 0,005% wydaje się być malutkim procencikiem, to tak naprawdę mówimy tu o 400 bilionach ton dodatkowej materii.

A dokładniej, ciemnej materii, nazywanej także WIMP-em, słabo oddziałującymi masywnymi cząstkami (Weakly Interacting Massive Participles). Przyzwyczailiśmy się myśleć, że materia, świat materialny, to ten który widzimy. Materia z definicji jest czymś co możemy zobaczyć, dotknąć, zmierzyć. Tymczasem widzialna materia stanowi jedynie bardzo mały procent materii całego wszechświata.

Choć "ciemna materia" brzmi bardzo tajemniczo to tak naprawdę wcale nie jest ciemna. Po prostu jest niewidzialna. Składa się z nieznanego rodzaju cząsteczek, które nie oddziałują elektromagnetycznie, przez co ani nie świecą, ani nie odbijają światła. Jest jak sferyczna chmura, która wypełnia cały wszechświat. Miejscami cieńsza, miejsca grubsza, aczkolwiek nie potrafi gromadzić się w skupiskach jak planety lub gwiazdy. Jest jak kosmiczny klej, lub rusztowanie, które spaja cały wszechświat i trzyma go w kupie.

Choć wypełnia wszystko, jej masa jest bardzo mała. W przeciętnym mieszkaniu może znajdować się jej jedynie ułamek miligrama. Czy oddziałuje na człowieka? Według Christophera Savage'a z Uniwersytetu w Sztokholmie czy Katherine Freese z Uniwersytetu w Michigan, cząsteczka ciemnej materii raz na minutę zderza się z atomem w ciele człowieka, co oznacza, że jest to dla nas nieszkodliwa.

Najzabawniejsze jest to, że... nikt tej ciemnej materii nigdy nie widział, a wszystkie próby udowodnienia jej istnienia spełzły na niczym. Zawiodły "pułapki na WIMP-y", czyli krzemowe detektory zainstalowane głęboko pod ziemią dla uniknięcia błędów w odczycie. Zawiódł Wielki Zderzacz Hadronów i inne akceleratory cząstek. Po prostu istnienie ciemnej materii jest najlepszym wyjaśnieniem przyciągania nieadekwatnego do masy. Pośrednim dowodem na jej istnienie mogą też być pojawiające się znikąd promieniowanie energetyczne, które można by przypisać efektowi anihilacji cząstek zwykłej i ciemnej materii. Pod warunkiem, że miałaby tak samo złożoną strukturę jak zwykła materia...

Podsumowując: trzyma wszechświat w kupie, jest wszędzie i przenika wszystko, ale jest niewidzialna i nie ma prawdziwego dowodu na jej istnienie. To tak jak... z Bogiem. I tak jak istnienie ciemnej materii jest grawitacyjną koniecznością, tak dla wielu istnienie Boga jest koniecznością wynikającą nie tylko z wiary, ale także z obserwacji wszechświata i życia codziennego. Tylko że kiedy mówisz o pierwszym, jest to nauka, a kiedy o drugim: ciemnogród i zabobon. Głupio jest kategorycznie zaprzeczać istnieniu świata duchowego, kiedy nawet ten materialny dalej stanowi dla nas ogromną tajemnicę. Ale "Bóg i nauka" musi już pozostać tematem na oddzielny artykuł...

(Edward Horsztyński/ Foto: pixabay.com/ space)