Sebilangan besar jisim di alam semesta kita tidak dapat dilihat. Dan sejak sekian lama, ahli fizik telah berusaha memahami apa itu jisim sukar difahami ini. Sekiranya terdiri daripada zarah-zarah, harapannya ialah Large Hadron Collider dapat menghasilkan zarah bahan gelap, atau teleskop ruang angkasa akan melihat tanda sinar gamma yang fasih dari perlanggaran bahan gelap. Setakat ini, tidak ada apa-apa. Dan masalah ini menjadikan ahli fizik teori memikirkan idea baru.
Pada tahun 2017, ahli fizik teori terkenal Lisa Randall melihat salah satu kemungkinan perkara gelap yang paling luar biasa. Hipotesis, tentu saja. Daripada menganggap perkara gelap sebagai jenis zarah tertentu, dia menganggap bahawa benda gelap dapat terdiri dari sekelompok zarah yang terdiri dari bintang gelap, galaksi gelap, planet gelap, dan mungkin kehidupan gelap. Kimia alam semesta gelap boleh menjadi kaya dan beragam seperti "kimia biasa" kita sendiri.
Tetapi ia tidak semudah itu.
Masalah masalah gelap
Alam Semesta kita adalah tempat yang menakjubkan, walaupun tidak dapat difahami.
Sejak beberapa dekad yang lalu, kita telah menyedari bahawa 84.5% perkara di Alam Semesta tidak dapat dilihat. Memandangkan nama panggilannya yang agak canggung "bahan gelap", bahan ini berada dalam keadaan di mana ia tidak berinteraksi dengan perkara "normal". Seperti tenaga gelap, perkara-perkara ini "gelap" kerana kita tidak memahaminya.
Sekiranya terdapat sekeping bahan gelap di meja saya sekarang, saya tidak akan tahu mengenainya. Sekeping bahan gelap secara umum, tidak boleh terletak di meja saya. Ia akan jatuh melalui meja, dan lantai, dan kerak bumi, bergegas ke perigi gravitasi di teras planet kita. Atau ia akan hilang ke angkasa dengan cara yang tidak dapat difahami. Bahan gelap berinteraksi dengan lemah dengan apa-apa sehingga bahagian ini hanya akan melalui bahan biasa seolah-olah ia tidak wujud.
Video promosi:
Pada skala kecil, manifestasi graviti materi gelap dapat diabaikan, tetapi pada jarak kosmologi, kehadiran materi gelap pasti terasa - ia dapat dilihat secara tidak langsung oleh kesan gravitasi pada kelompok galaksi dan pengaruhnya terhadap putaran galaksi. Kita tahu bahawa ia wujud, kita tidak melihatnya.
Dan kita tidak tahu apa itu. Kita hanya boleh meneka.
Bahan biasa - aka bahan baryonic - berinteraksi melalui daya elektromagnetik, graviti, kuat dan lemah. Kekuatan ini memindahkan tenaga dan memberi struktur kepada semua jirim. Bahan gelap, sebaliknya, biasanya dilihat sebagai awan "zat" amorf yang tidak dapat berinteraksi melalui daya elektromagnetik, lemah atau kuat. Oleh itu, bahan gelap dianggap "bukan baryonik". Perkara bukan baryonic dapat menunjukkan kehadirannya secara graviti.
Calon utama dalam mencari bahan gelap adalah WIMP, zarah besar yang berinteraksi lemah. Seperti yang ditunjukkan oleh nama WIMP, zarah hipotetis ini tidak berinteraksi dengan bahan normal - jadi ia tidak baryonik.
Model kosmologi yang mapan meramalkan bahawa bahan gelap - baik dalam bentuk WIMP atau "paksi", misalnya - menganugerahkan alam semesta kita dengan struktur dan biasanya secara sederhana disebut "lem" yang memegang Alam Semesta kita secara keseluruhan.
Dengan memerhatikan putaran galaksi, ahli astronomi Vera Rubin menyedari bahawa kebanyakan perkara di galaksi tidak dapat dilihat. Hanya sebilangan kecil yang dapat dilihat - bintang, gas dan habuk; selebihnya bersembunyi di dalam lingkaran cahaya yang besar tetapi tidak kelihatan. Ia seperti galaksi jirim biasa yang kita lihat hanyalah tudung pada roda besar bahan gelap yang melampaui yang dapat kita lihat.
Dalam makalah yang diterbitkan baru-baru ini (2013), Randall dan rakan-rakannya mengemukakan bentuk bahan gelap yang lebih kompleks. Menurut mereka, lingkaran cahaya galaksi kita tidak hanya terdiri daripada satu jenis jisim amorf bahan bukan baryonik.
"Rasanya sangat aneh untuk menganggap bahawa semua bahan gelap hanya terdiri daripada satu jenis zarah," tulis Randall. "Seorang saintis yang tidak berat sebelah tidak boleh membiarkan perkara gelap menjadi berbeza seperti perkara biasa kita."
"Alam semesta bayangan" yang kaya?
Sama seperti alam semesta kita yang dilihat dikendalikan oleh Model Fizik Standard - sekelompok zarah yang teruji (termasuk boson Higgs yang terkenal), bolehkah model zarah dan daya zat gelap yang kaya dan bervariasi berfungsi dalam lingkaran galaksi gelap?
Penyelidikan ini mengikuti logik mengandaikan pelbagai jenis fizik yang tidak diketahui di sektor gelap alam semesta - mari kita menyebutnya "alam semesta bayangan" - yang sejajar dengan kita sendiri dan mempunyai semua kerumitan yang ditawarkan oleh alam semesta kita.
Ahli astrofizik sebelum ini mencadangkan bahawa "bintang gelap" - bintang yang terbuat dari bahan gelap - mungkin wujud di alam semesta kuno kita hingga ke hari ini. Sekiranya demikian, Randall berpendapat, mungkin "planet gelap" dapat terbentuk. Dan jika terdapat sekumpulan zarah bahan gelap yang dikendalikan oleh kekuatan yang dikerahkan di sektor gelap, mungkinkah ini menyebabkan kimia kompleks? Dan untuk hidup?
Namun, jika kehidupan "gelap" atau "bayangan" wujud sejajar dengan alam semesta kita, anda boleh lupa bahawa kita dapat mengesannya.
Kehidupan bayangan akan kekal dalam bayang-bayang
Nampaknya menggoda untuk menggunakan hipotesis ini untuk menjelaskan semua misteri sehari-hari, atau bahkan tuntutan paranormal, bahawa sains tidak dapat mempertikaikan atau menyokong. Bagaimana jika "hantu" atau "lampu di langit" yang tidak dapat dijelaskan adalah kejenakaan makhluk gelap yang tinggal di belakang segalanya?
Walaupun logik ini baik untuk rancangan TV atau filem, makhluk gelap ini akan hidup di alam semesta yang penuh bayangan yang sama sekali tidak sesuai dengan perkara biasa. Zarah dan daya mereka tidak akan berpengaruh di alam semesta kita. Anda boleh membaca baris-baris ini di atas tunggul pokok di hutan yang gelap, dan anda tidak akan pernah tahu mengenainya.
Tetapi kerana kita wujud bersama dengan alam semesta bayangan ini dalam ruang-waktu yang sama - tidak ada dimensi tambahan atau multiverse - hanya satu isyarat yang dapat dihantar.
Gelombang gravitasi hanya ditemui pada tahun 2016, dan pengesanan pertama riak ini dalam jangka masa disebabkan oleh perlanggaran lubang hitam. Nampaknya sangat mungkin gelombang graviti dapat dikesan di sektor gelap, tetapi hanya peristiwa kosmik paling kuat di sektor gelap yang dapat dikesan di hujung wayar kita.
Secara keseluruhan, kita pasti tidak akan membuktikan kewujudan makhluk gelap yang comel, tetapi Randall memberi maksud. Apabila kita merenungkan sumber materi gelap, kita mesti melihat di luar prasangka kita; sektor gelap boleh menjadi sekumpulan zarah dan daya jirim gelap yang kompleks yang berada di luar yang dapat kita bayangkan.
Ilya Khel
