/ Svet častíc | Slovenský portál nielen o časticovej fyzike

Tmavá hmota

| 3. 12. 2015


/data/photos/tomas blazek.jpg

Tmavá hmota  je ... - na tých, čo správne nahradia tri bodky čaká celkom iste Nobelova cena.

Hľadá sa hmota vesmíru, ktorú nevidno. Elektromagnetické žiarenie nielenže nevysiela, ale ho ani nepohlcuje, nie je teda tmavá v zmysle opticky čierneho telesa, nie sú to vychladnuté hviezdy či blúdiace planéty. Nie je to baryónová hmota, ani ju netvoria iné známe elementárne častice. (Pojmom „baryónová hmota“ označujeme bežnú hmotu zloženú z atómov a molekúl. „Baryóny“ sú kvarky a z nich zložené  protóny a neutróny v atómových jadrách.)

Nezávislými pozorovaniami registrujeme zatiaľ iba jej gravitačné prejavy, ktoré sú rovnaké ako u známej hmoty, a nachádzame pri tom, že jej je vo vesmíre päťkrát viac ako baryónovej hmoty.

Prvým z nich bolo pozorovanie veľkých radiálnych rýchlostí galaxií v kope galaxií Coma. Galaxie nebolo možné udržať pospolu ich ustrednenou gravitačnou príťažlivosťou (spor s tzv. viriálovým teorémom), čo si prvý všimol Franz Zwicky v r. 1933.

O 40 rokov neskôr boli Verou Rubinovou pozorované konštantné rýchlosti (tzv. ploché rotačné krivky) pre hviezdy na okraji galaxií, hoci mali podľa teórie klesať so vzrastajúcou vzdialenosťou. Pozorovanú závislosť možno vysvetliť zhlukom tmavej galaktickej hmoty, tzv. galaktickým halo, ktoré presahuje viditeľnú hranicu galaxie.

V súčasnosti už máme množstvo ďalšej experimentálnej evidencie. Na základe gravitačného šošovkovania svetla vzdialených kvazarov vieme napríklad tvoriť mapy zhlukov vesmírnej tmavej hmoty, vrátane vrstevníc - plôch s konštantnou hustotou.

Zhluky tmavej hmoty treba aj na vysvetlenie pôvodu štruktúr vo vesmíre. Baryónová hmota nepostačuje na pozorovaný včasný vznik prvých galaxií z fluktuácii meraných v reliktnom žiarení.

Zhlukovanie je podstatná vlastnosť tmavej hmoty, čo vylučuje napríklad známe neutrína. Neutrína netvoria viazané stavy, iba voľne prúdia priestorom. Zhlukovanie je možné v prípade stabilných pomalých hmotných častíc, tieto tvoria tzv. chladnú tmavú hmotu (na rozdiel od neutrínovej horúcej tmavej hmoty).

Experimentálne snahy o priamu detekciu zatiaľ neboli úspešné.

Veľké nádeje sa vkladajú do experimentu AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) na Medzinárodnej vesmírnej stanici, ktorý má potenciál namerať spektrá nabitých častíc - elektrónov a pozitrónov - pochádzajúcich z anihilácií ťažkých častíc tmavej hmoty. AMS by tak nezachytil priamo častice tmavej hmoty, ale by efektívne odmeral ich hmotnosť.

Tmavá hmota je fyzikálne úplne iným pojmom ako tmavá energia. Svojimi gravitačnými účinkami tmavá hmota spomaľuje rozpínanie priestoru rovnako ako baryónová hmota.

Tomáš Blažek, FMFI UK Bratislava

Masterclasses 2020 - tlačová správa

4. 3. 2020

Rozhovor s Andreou Škvareninovou a Radkou Veselou, víťazkami súťaže Particles4U

4. 4. 2018

Súťaž Particles4U má slovenského víťaza!

26. 2. 2018

Kolaborácia ALICE otvorila cestu pre vysoko presné štúdium silnej sily

10. 12. 2020

Experiment LHCb v CERNe objavil nový typ tetrakvarku

7. 7. 2020

Nové spôsoby skúmania Higgsovho bozónu

12. 6. 2020

Copyright © 2013, 2020 Svet častíc | Powered by OctoberCMS | Webdesign freelance studio, s.r.o.