Αντιύλη, σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια

Tι ονομάζουμε αντιύλη; Πώς αλληλεπιδρά με την ύλη; Τι είναι άραγε η σκοτεινή ύλη και τι η σκοτεινή ενέργεια; Ας φωτίσουμε τις σκοτεινές πτυχές αυτών των εννοιών με τη βοήθεια δέκα ερωτήσεων και απαντήσεων...

1) Από τι αποτελείται η αντιύλη;

Σε αντίθεση με την ύλη που αποτελείται από άτομα με πυρήνες θετικά φορτισμένους και ηλεκτρόνια αρνητικά φορτισμένα, η αντιύλη αποτελείται από άτομα με αρνητικούς πυρήνες και θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που ονομάζονται ποζιτρόνια(1). Κάθε φορτισμένο σωματίδιο διαθέτει ένα αντίστοιχο φορτισμένο σωματίδιο ίδιας μάζας και αντίθετου ηλεκτρικού φορτίου. Αντισωματίδια δημιουργούνται συνεχώς στους μεγάλους επιταχυντές σε όλο τον κόσμο(2).

2) Πώς αλληλεπιδρούν η ύλη με την αντιύλη;

Η ύλη και η αντιύλη δεν μπορούν να συνυπάρξουν σε σημαντικές ποσότητες και για σημαντικά χρονικά διαστήματα καθώς η αλληλεπίδρασή τους έχει ως αποτέλεσμα την αμοιβαία εξαΰλωσή τους και την ταυτόχρονη εκπομπή ακτινοβολίας.

3) Τι ποσοστό του σύμπαντος αντιπροσωπεύει η σκοτεινή ύλη;

Σύμφωνα με τις δορυφορικές εκτιμήσεις της NASA,η σκοτεινή ύλη αντιστοιχεί στο 26,8% του σύμπαντος ενώ η γνωστή σε μας ύλη αντιπροσωπεύει το 4,9%. Το 68,3% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ενέργεια στην οποία θα αναφερθούμε παρακάτω4.

4)Τι είναι η σκοτεινή ύλη;

Με τον όρο σκοτεινή ύλη αναφερόμαστε σε υποθετικά σωματίδια με άγνωστη μέχρι στιγμής σύνθεση. Η σκοτεινή ύλη (5)δεν αλληλεπιδρά με καμία από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις, πέρα από αυτή της βαρύτητας.

5) Πώς μπορεί να διαπιστωθεί η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης;

Η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει φως ή οποιαδήποτε άλλη ανιχνεύσιμη ακτινοβολία, με αποτέλεσμα οι επιστήμονες να μην μπορούν να τη δουν και να τη μετρήσουν.

Η ύπαρξή της μπορεί να διαπιστωθεί από τα βαρυτικά αποτελέσματα σε ορατή ύλη (γαλαξίες, αστέρια).

6) Πότε προτάθηκε η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης;

Το 1932 ο Ολλανδός αστρονόμος, Γιαν Όορτ, προέβη σ' έναν τολμηρό ισχυρισμό, υποστηρίζοντας πως ένας άγνωστος τύπος ύλης γεμίζει τον γαλαξία,δίνοντας το όνομα σκοτεινή ύλη(4). Το 1934,ο Ελβετός αστρονόμος, Φριτς Τσβίκι, θεμελίωσε αξιωματικά την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης(3) προκειμένου να εξηγήσει την επιπλέον βαρυτική έλξη που απαιτούνταν για να συγκρατούνται ενωμένα τα γαλαξιακά σμήνη. Τη δεκαετία του 1960 η Αμερικανίδα αστρονόμος, Βέρα Ρούμπιν, ανακάλυψε πως οι σπειροειδείς γαλαξίες περιστρέφονταν τόσο γρήγορα, που θα έπρεπε να διαλύονταν, εκτός και αν περιείχαν μια ποσότητα μάζας(αόρατη) με πολύ ισχυρή βαρύτητα,που θα τους επέτρεπε να διατηρούνταν συμπαγείς(3).

7) Με ποια πειράματα θα μπορούσαν να ανιχνευθούν σωματίδια σκοτεινής ύλης;

Προκειμένου να ανιχνευθούν σωματίδια σκοτεινής ύλης πραγματοποιούνται διάφορα πειράματα. Κάποια από αυτά εκτελούνται σε ορυχεία και σε σήραγγες σε μεγάλο βάθος, άλλα σε ισχυρούς επιταχυντές σωματιδίων ή και σε τηλεσκόπια εγκατεστημένα στο διάστημα(2).

8) Τι ονομάζουμε σκοτεινή ενέργεια;

Είναι ένα υποθετικό είδος ενέργειας που διατρέχει όλο το σύμπαν και θεωρείται πως μπορεί να εξηγήσει την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.

9) Πώς μπορεί να διαπιστωθεί η ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας;

Η σκοτεινή ενέργεια είναι και αυτή αόρατη. Δεν αλληλεπιδρά με το φως και με άλλα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. Η ύπαρξή της διαπιστώνεται μόνο μέσω της βαρυτικής επίδρασής της(3).

10) Πότε προτάθηκε η ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας;

To 1998 δυο ανεξάρτητες ομάδες επιστημόνων ανακάλυψαν πως πριν από περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, η διαστολή του σύμπαντος άρχισε να επιταχύνεται. Η μόνη διέξοδος για να εξηγηθεί το φαινόμενο αυτό ήταν να εισαχθεί η έννοια της σκοτεινής ενέργειας. Οι επικεφαλής των ερευνητικών αυτών ομάδων βραβεύτηκαν με Nόμπελ το 2011 για την ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του σύμπαντος(4).

Πηγή: http://www.huffingtonpost.gr  του Σ. Καρατζίκου

1Paul G.Hewit, Οι έννοιες της Φυσικής, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης
2Lawrence M.Krauss, Ένα σύμπαν από το τίποτε, Εκδόσεις Τραυλός
3Μax Tegmark, Το μαθηματικό σύμπαν μας, Εκδόσεις Τραυλός
4Κριστόφ Γκαλφάρ, Το σύμπαν στα χέρια σας, Εκδόσεις Καλέντης
5Πάνος Χαρίτος, Ανιχνεύοντας την σκοτεινή ύλη, Ιndeepanalysis.gr