Šta je to tamna materija ili tamna tvar? Problem je što ni naučnici ne znaju, ali znaju da postoji određena anomalija, određen “višak mase” bolje rečeno “višak materije” u svemiru, čije porijeklo nije jasno. To je trenutno jedno od najvećih pitanja fizike u svijetu.
Ne postoji trenutni problem od veće važnosti za kozmologiju i naravno fiziku od problema tamne materije. Tamna tvar ne apsorbuje, ne reflektuje i ne emituje svjetlost, pa se ne može detektovati posmatranjem elektromagnetskog zračenja. Tamna tvar je materijal koji se ne može izravno vidjeti. U suštini nije tamna samo je ne možemo uočiti i mjeriti onako kao to inače radimo, pomoću svjetla i elektromagnetnog zračenja. Naučnici trenutno smatraju da je čine određene egzotične čestice, ali nije jasno koje i koja svojstva tačno imaju. Kandidati su aksioni i WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Zbog svega ovoga manjka znanja o tome tamna tvar spada u hipotetičke tvari.
Fizika stalno otkriva (neke odgovore, ali još više pitanja)
U fizici se mnogo toga otkrilo, čak je bilo trenutaka kada se mislilo da se više ništa ne može otkriti.
Nismo daleko od doba kada je Lord Kelvin, krajem 19. vijeka, rekao da u fizici postoje još samo dva mutna mjesta, dva oblačka nad kompletiranjem enigme, a to su pitanje brzine svjetlosti u odnosu na etar i zračenje crnog tijela. Iz prvog “oblačka” nastala je teorija relativiteta, a iz drugog kvantna mehanika.
Tvrditi da u nauci više neće biti velikih otkrića, vrh je arogancije.
Ne znamo šta je 95% svemira
Problem je to što su naučnici mišljenja da svijet, kakvog ga mi znamo, čini tek nešto manje od 5% Kosmosa. I upravo samo tih 5% objašnjava onaj „Standardni model“. Ostalih 95% čine nešto što su nazvali „tamna energija“ (oko 68%) i „tamna materija“ (oko 27%). Drugim riječima, mi ne znamo ništa o 95% svemira.
Skraćeni istorijat istraživanja tamne materije: Fritz Zwicky i Vera Rubin
Prošlo je tačno 80 godina otkako je Fritz Zwicky prvi put postavio teoremu o postojanju te nevidljive materije, a naučnici i danas o njoj mogu reći tek šta to tamna materija nije. Zwicky je te 1933. godine pokušao izračunati masu galaksija unutar nakupine galaksija zvane Koma i dobio rezultat koji je bio oko 400 puta veći nego što bi se moglo očekivati.
Tri godine kasnije, jedan od Zwickyjevih kolega, Sinclair Smith, je ponovio analizu za jednu drugu nakupinu galaksija, poznatu pod imenom Djevica i, također, dobio anomalije u rezultatu. Ove anomalije u proračunu mase galaksija u odnosu na masu koju vidimo moguće je objasniti jedino postojanjem neke čudne, nevidljive, opskurne i nama nepoznate materije, koja je, u skladu sa svojom misterioznošću, dobila naziv „tamna materija“. Jedan od pionira istraživanja rotacije galaksija i prisustva tamne materije na osnovu istraživannja Fritza Zwickyja, bila je Vera Rubin. Zapravo, upravo su njena istraživanja i dovela do stvaranja teorija postojanja tamne materije.
Tamna tvar “drži” galaksije
Dakle, ova tamna materija nije nikakav oblik materije kakvu znamo, niti je u pitanju antimaterija. Tačno je da živimo u renesansnoj eri teorijske kosmologije, ali nauka je tek zagrebala problematiku tamne materije. O problematici tamne energije se zna još manje.
Ljude zanima kako je moguće da nešto čini 27% materijalnog svemira, a da to „nešto“ nije moguće detektovati. O njenom postojanju saznajemo samo indirektno – proučavajući njene gravitacijske efekte u svemiru. Primjerice – galaksije rotiraju velikim brzinama, zapravo, toliko brzo da bi se trebale raspršiti. Međutim, one se ne raspadaju što znači da posjeduju neku ekstra masu koja im daje ekstra gravitaciju, koja ih drži.
Naučna zajednica astrofizičara prihvaća postojanje tamne tvari, u smislu “ima tamo nešto”, ali manjina astrofizičara, zaintrigirana specifičnim opažanjima koja nisu dobro objašnjena običnom tamnom tvari, zagovara različite modifikacije standardnih zakona opšte relativnosti. Odnosno, oni smatraju kako tamna tvar nije sačinjena od nekih čestica koje još ne znamo nego se radi o nekoj anomaliji gravitacije i relativnosti. Ove druge teorije uključuju modificiranu Newtonovu dinamiku, tenzor–vektor–skalarnu gravitaciju ili entropijsku gravitaciju. Do sada nijedna od predloženih modificiranih teorija gravitacije ne može uspješno opisati svaki dio dokaza posmatranja u isto vrijeme, sugerirajući da će čak i ako se gravitacija mora modificirati, neki oblik tamne tvari još uvijek biti potreban.
Problem tamne tvari ili tamne materije, kako više volite (mada neki autori razlikuju tvar od materije, i to treba znati), ilustruje koliko zapravo ne znamo o nekim stvarima i koliko odgovori na neka stara pitanja otvaraju nova pitanja. Pitanje je da li će se za naših života u narednih 50-70 godina raščistiti šta to tamna tvar jeste i nije, ali pratiti ovu temu u nauci, raprave, nove radove, svakako je zanimljivo.
Od 2017. u svijetu se obilježava i Svjetski dan tamne materije i to 31. oktobra.
