Fizikte Standart Model olarak adlandırılan teorik bir yapı, bilim tarafından bilinen tüm temel parçacıkların etkileşimlerini açıklar. Ancak bu, Evrende var olan maddenin yalnızca %5'idir, geri kalan %95'i ise tamamen bilinmeyen niteliktedir. Bu varsayımsal karanlık madde nedir ve bilim insanları onu nasıl tespit etmeye çalışıyor? MIPT öğrencisi ve Fizik ve Astrofizik Bölümü çalışanı Hayk Hakobyan, özel bir proje kapsamında bu konuyu anlatıyor.
Higgs bozonunun keşfinden sonra nihayet doğrulanan temel parçacıkların Standart Modeli, bildiğimiz sıradan parçacıkların temel etkileşimlerini (elektrozayıf ve güçlü) açıklar: leptonlar, kuarklar ve kuvvet taşıyıcıları (bozonlar ve gluonlar). Ancak, tüm bu devasa karmaşık teorinin, tüm maddenin yalnızca %5-6'sını açıkladığı, geri kalanının ise bu modele uymadığı ortaya çıktı. Evrenimizin ilk anlarına ilişkin gözlemler, etrafımızı saran maddenin yaklaşık %95'inin tamamen bilinmeyen nitelikte olduğunu göstermektedir. Yani çekim etkisinden dolayı bu gizli maddenin varlığını dolaylı olarak görüyoruz ancak henüz doğrudan yakalayamadık. Bu gizli kütle olgusuna "karanlık madde" kod adı verilmiştir.
Modern bilim, özellikle kozmoloji, Sherlock Holmes'un tümdengelim yöntemine göre çalışır.
Şimdi WISP grubunun ana adayı, güçlü etkileşim teorisinde ortaya çıkan ve çok küçük bir kütleye sahip olan eksendir. Böyle bir parçacık, yüksek manyetik alanlarda foton-foton çiftine dönüşme yeteneğine sahip, bu da onu nasıl tespit etmeye çalışılabileceğine dair ipuçları veriyor. ADMX deneyi, 80.000 gauss'luk (bu, Dünya'nın manyetik alanının 100.000 katı) bir manyetik alan yaratan büyük odalar kullanıyor. Teorik olarak böyle bir alan, bir eksenin, dedektörlerin yakalaması gereken bir foton-foton çiftine bozunmasını teşvik etmelidir. Sayısız denemeye rağmen WIMP'leri, eksenleri veya steril nötrinoları tespit etmek henüz mümkün olmadı.
Böylece, gizli kütlenin garip varlığını açıklamaya çalışan çok sayıda farklı hipotezden geçtik ve gözlemlerin yardımıyla tüm imkansızlıkları reddettikten sonra, halihazırda üzerinde çalışabileceğimiz birkaç olası hipoteze ulaştık.
Bilimde olumsuz bir sonuç da bir sonuçtur, çünkü parçacıkların çeşitli parametrelerine kısıtlamalar getirir, örneğin olası kütle aralığını ortadan kaldırır. Hızlandırıcılarda yıldan yıla daha fazla sayıda yeni gözlem ve deney, karanlık madde parçacıklarının kütlesi ve diğer parametreleri üzerinde yeni, daha katı kısıtlamalar sağlıyor. Böylece tüm imkansız seçenekleri bir kenara atıp, arayış çemberini daraltarak, Evrenimizdeki maddenin %95'inin nelerden oluştuğunu anlamaya her geçen gün biraz daha yaklaşıyoruz.
Bilim adamlarının hesaplamaları, Evrenin %95'inin henüz insanlar tarafından keşfedilmemiş maddeden oluştuğunu göstermiştir: %70'i karanlık enerji, %25'i ise karanlık maddedir. Birincisinin sıfır olmayan enerjiye sahip belirli bir alanı temsil ettiği, ikincisinin ise tespit edilip incelenebilen parçacıklardan oluştuğu varsayılmaktadır.
Ancak bu maddeye gizli kütle denmesi boşuna değil; arayışı oldukça uzun sürüyor ve fizikçiler arasında hararetli tartışmalar da eşlik ediyor. CERN, araştırmalarını kamuoyuna ulaştırmak amacıyla ilk kez bugün 31 Ekim'de kutlanan Karanlık Madde Günü'nü bile başlattı.
Karanlık maddenin varlığının savunucuları, deneysel gerçeklerle doğrulanan oldukça ikna edici argümanlar sunuyor. Tanınması, 20. yüzyılın otuzlu yıllarında, İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky'nin Saç kümesindeki gökadaların ortak bir merkez etrafında hareket etme hızlarını ölçmesiyle başladı. Bildiğiniz gibi hareketin hızı kütleye bağlıdır. Bilim adamının hesaplamaları, galaksilerin gerçek kütlesinin, teleskop kullanılarak yapılan gözlemler sırasında belirlenenden çok daha büyük olması gerektiğini gösterdi. Galaksilerin oldukça büyük bir kısmının bizim için görünür olmadığı ortaya çıktı. Bu nedenle ışığı yansıtmayan ve absorbe etmeyen maddelerden oluşur.
Gizli kütlenin varlığının ikinci doğrulaması, galaksilerden geçerken ışığın değişmesidir. Gerçek şu ki, kütlesi olan herhangi bir nesne, ışık ışınlarının doğrusal yolunu bozar. Böylece karanlık madde, ışık resminde (uzaktaki bir cismin görüntüsü) değişiklik yapacak ve yalnızca görünür maddenin oluşturacağı resimden farklı hale gelecektir. Karanlık maddenin varlığına dair on tane kanıt var ama en önemlileri bu ikisi.
© 2012 Kraliyet Astronomi Topluluğunun Yazarların Aylık Bildirimleri, 2012 RAS
Bir galaksi kümesinin fotoğrafı. Çizgiler karanlık maddenin "ana hatlarını" gösteriyor
Karanlık maddenin varlığına dair kanıtlar oldukça ikna edici olsa da, onu oluşturan parçacıkları henüz kimse bulamadı veya incelemedi. Fizikçiler bu gizliliğin iki nedenden kaynaklandığını öne sürüyorlar. Birincisi, bu parçacıkların çok yüksek bir kütlesi var (E=mc² formülü aracılığıyla enerjiyle ilişkili), dolayısıyla modern hızlandırıcıların yetenekleri böyle bir parçacığı “doğurmak” için yeterli değil. İkinci sebep ise karanlık maddenin ortaya çıkma ihtimalinin çok düşük olmasıdır. Belki de insan vücuduyla ve bildiğimiz parçacıklarla son derece zayıf etkileşime girdiği için onu tam olarak bulamıyoruz. Karanlık madde her yerde olsa da (hesaplamalara göre) ve parçacıkları kelimenin tam anlamıyla her saniye içimizden geçiyor olsa da, biz onu hissetmiyoruz.
Karanlık madde parçacıklarını tespit etmek için bilim insanları, gereksiz parazitleri en aza indirmek amacıyla yeraltına yerleştirilen dedektörleri kullanıyor. Karanlık madde parçacıklarının ara sıra atom çekirdekleriyle çarpıştığı, momentumlarının bir kısmını onlara aktardığı, elektronları devre dışı bıraktığı ve ışık parlamalarına neden olduğu varsayılmaktadır. Bu tür çarpışmaların sıklığı, karanlık madde parçacıklarının çekirdekle etkileşim olasılığına, konsantrasyonlarına ve göreceli hızlarına (Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketi dikkate alınarak) bağlıdır. Ancak deney grupları, bir etki tespit etseler bile, bu dedektör tepkisine karanlık maddenin neden olduğunu inkar ediyorlar. Ve yalnızca Gran Sasso'nun yer altı laboratuvarında çalışan İtalyan deney grubu DAMA, muhtemelen Dünya'nın galaktik gizli kütle boyunca hareketi ile ilişkili olan sinyallerin sayım oranında gözlemlenen yıllık değişiklikleri rapor ediyor.
Karanlık maddeyi tespit etmek için dedektör
Bu deneyde, dedektörün içindeki ışık flaşlarının sayısı ve enerjisi birkaç yıl boyunca ölçülüyor. Araştırmacılar, bu tür olayların sayım oranında yıllık dalgalanmaların zayıf (yaklaşık %2) varlığını kanıtladı.
İtalyan grup deneylerin güvenilirliğini kendinden emin bir şekilde savunsa da bilim adamlarının bu konudaki görüşleri oldukça belirsiz. İtalyan grubun elde ettiği sonuçların temel zayıflığı benzersiz olmalarıdır. Örneğin yerçekimsel dalgalar keşfedildiğinde dünya çapındaki laboratuvarlar tarafından da tespit edildi ve böylece diğer grupların elde ettiği veriler doğrulandı. DAMA durumunda ise durum farklıdır; dünyada hiç kimse aynı sonuçlara sahip olmakla övünemez! Elbette bu grubun daha güçlü dedektörlere veya kendi yöntemlerine sahip olması mümkün ancak deneyin bu benzersizliği, bazı araştırmacılar arasında güvenilirliği konusunda şüpheler uyandırıyor.
"Gran Sasso laboratuvarında toplanan verilerin tam olarak neyle ilgili olduğunu söylemek hâlâ imkansız. Her halükarda, İtalya'dan bir grup olumlu bir sonuç verdi ve zaten sansasyon yaratan bir şeyin reddi değil. Şimdi sinyaller bulundu." Bir açıklamanın aranması gerekiyor. Ve bu, gizli kütle modeli oluşturmaya adanmış olanlar da dahil olmak üzere çeşitli teorilerin geliştirilmesi için büyük bir teşviktir. Ancak bir bilim adamı, elde edilen verilerin neden hiçbir şekilde ilişkili olmadığını açıklamaya çalışsa bile Karanlık maddeye geçiş, Doğayı anlamada hala yeni bir adım olabilir. Her halükarda sonuç şu ve çalışmaya devam etmemiz gerekiyor. Ancak şu anda kişisel olarak karanlık maddenin bulunduğuna tamamen katılmıyorum," yorumunu yapıyor Konstantin Belotsky, NRNU MEPhI Temel Parçacık Fiziği Bölümü'nün önde gelen araştırmacısı.
Karanlık madde ışığı yaymaz veya absorbe etmez, pratik olarak "sıradan" maddeyle etkileşime girmez, bilim adamları henüz tek bir "karanlık" parçacığı yakalamayı başaramadılar. Ancak o olmasaydı, bildiğimiz Evren ve hatta biz bile var olamazdık. 31 Ekim'de kutlanan Karanlık Madde Günü'nde (fizikçiler, karanlık ve anlaşılması zor maddenin onuruna bir tatil düzenlemenin tam zamanı olduğuna karar verdiler), N+1 Lebedev Fizik Enstitüsü Astrouzay Merkezi teorik astrofizik bölüm başkanı Andrei Doroshkevich'e karanlık maddenin ne olduğunu ve neden bu kadar önemli olduğunu sordu.
N+1: Bugün bilim insanları karanlık maddenin gerçekten var olduğundan ne kadar eminler?
Andrey Doroshkevich: Ana kanıt, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundaki dalgalanmaların gözlemleridir, yani son 15 yılda WMAP ve "" uzay aracı tarafından elde edilen sonuçlardır.
Kozmik mikrodalga arka plan ışınımının, yani kozmik mikrodalga arka plan ışınımının sıcaklık değişimini yüksek doğrulukla ölçtüler. Bu bozukluklar, iyonize hidrojenin nötr atomlara dönüştüğü rekombinasyon çağından beri korunmuştur.
Bu ölçümler, kelvin'in on binde biri kadar çok küçük dalgalanmaların varlığını gösterdi. Ancak bu verileri teorik modellerle karşılaştırmaya başladıklarında, karanlık maddenin varlığı dışında hiçbir şekilde açıklanamayacak önemli farklılıklar keşfettiler. Bu sayede evrendeki karanlık ve sıradan maddenin paylarını yüzde bir doğrulukla hesaplayabildiler.
Planck teleskopundan alınan verilerin ortaya çıkmasından önce ve sonra Evrendeki maddenin dağılımı (soldan sağa)
Bilim adamları, gözlemlenen etkileri açıklamaya çalışan MOND gibi değiştirilmiş yerçekimi teorileri yaratarak, görünmez ve algılanamayan karanlık maddeden kurtulmak için birçok girişimde bulundular. Karanlık madde modelleri neden tercih ediliyor?
Durum çok basit: Modern Einstein'ın yerçekimi teorisi dünyasal ölçeklerde iyi çalışıyor, uydular bu teoriye tam olarak uygun şekilde uçuyor. Ve kozmolojik ölçeklerde çok iyi işliyor. Ve yer çekimini değiştiren tüm modern modeller her şeyi açıklayamıyor. Karanlık maddenin galaksi düzeyindeki etkilerini açıklamaya yardımcı olan Newton yasasına yeni sabitler katıyorlar, ancak kozmolojik ölçekte hedefi kaçırıyorlar.
Yerçekimi dalgalarının keşfi burada yardımcı olabilir mi? Belki bazı teorilerin bir kenara atılmasına yardımcı olur?
Yerçekimi dalgalarının şu anda ölçtüğü şey, bilimsel değil, büyük bir teknik başarıdır. Bunların var olduğu, 40 yıl önce çift pulsardan gelen yerçekimsel radyasyon (dolaylı olarak) keşfedildiğinde biliniyordu. Yerçekimi dalgalarına ilişkin gözlemler, kara deliklerin varlığını bir kez daha doğruladı; her ne kadar önceden bundan şüphemiz olmasa da, şimdi elimizde az çok doğrudan kanıt var.
Etkinin şekli, yani kütleçekim dalgalarının güce bağlı olarak değişmesi bize çok yararlı bilgiler verebilir, ancak kütleçekimi teorilerini geliştirmek için yeterli veriye sahip olana kadar beş ila on yıl daha beklememiz gerekiyor.
Bilim insanları karanlık maddeyi nasıl öğrendi?
Karanlık maddenin tarihi, 1933 yılında gökbilimci Fritz Zwicky'nin Berenices'in Saçı takımyıldızında yer alan bir kümedeki gökadaların hız dağılımını incelemesiyle başladı. Kümedeki galaksilerin çok hızlı hareket ettiğini ve yalnızca görünür madde dikkate alındığında kümenin istikrarlı olamayacağını, galaksilerin farklı yönlere dağılmış olacağını keşfetti.
16 Şubat 1933'te yayınlanan bir makalede Zwicky, bunların görünmez bir yerçekimsel madde olan Dunkle Materie tarafından bir arada tutulduğunu öne sürdü.
Kısa bir süre sonra diğer gökbilimciler galaksilerin "görünür" kütlesi ile hareket parametreleri arasındaki tutarsızlığı doğruladılar.
1958'de Sovyet astrofizikçi Viktor Ambartsumyan, Zwicky paradoksuna çözümünü önerdi. Ona göre galaksi kümeleri, kendilerini çekimsel olarak tutacak görünmez bir madde içermiyor. Biz sadece dağılma sürecindeki kümeleri gözlemliyoruz. Ancak gökbilimcilerin çoğu bu açıklamayı kabul etmedi; çünkü bu durumda kümelerin ömrü bir milyar yıldan fazla olmayacaktı ve Evren'in ömrünün on kat daha uzun olduğu göz önüne alındığında, bugüne kadar hiç küme kalmamış olacaktı.
Karanlık maddenin genel olarak kabul edilen anlayışı, onun sıradan madde parçacıklarıyla çok az etkileşime sahip olan büyük parçacıklar olan WIMP'lerden oluşmasıdır. Özellikleri hakkında ne söyleyebilirsiniz?
Oldukça büyük bir kütleye sahipler - ve neredeyse hepsi bu, tam kütleyi bile adlandıramıyoruz. Uzun mesafeleri çarpışmadan kat ederler, ancak içlerindeki yoğunluk bozuklukları nispeten küçük ölçeklerde bile ortadan kalkmaz - ve bugün modeller için ihtiyacımız olan tek şey budur.
CMB bize karanlık maddenin özelliklerini büyük ölçeklerde, galaksi kümeleri ölçeğinde veriyor. Ancak küçük galaksilerin ölçeğine "inmek" için teorik modelleri kullanmak zorunda kalıyoruz.
Küçük galaksilerin varlığı, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra nispeten küçük ölçeklerde bile düzensizliklerin ortaya çıktığını gösteriyor. Bu tür homojensizlikler soluklaşabilir ve düzelebilir, ancak küçük galaksiler ölçeğinde kaybolmadıklarından eminiz. Bu, bu karanlık madde parçacıklarının bu bozuklukların devam etmesini sağlayacak özelliklere sahip olması gerektiğini düşündürmektedir.
Yıldızların ancak karanlık maddeden dolayı ortaya çıkabileceğini söylemek doğru mudur?
Tam olarak değil. Karanlık madde olmadan galaksiler oluşamaz ve yıldızlar galaksilerin dışında oluşamaz. Karanlık maddeden farklı olarak baryonlar her zaman sıcaktır ve kozmik mikrodalga arka plan radyasyonuyla etkileşime girer. Bu nedenle bağımsız olarak yıldızlara dönüşemezler; yıldız kütleli baryonların yerçekimi onların basıncını yenemez.
Karanlık madde parçacıkları, baryonları galaksilere çeken görünmez bir çimento görevi görür ve daha sonra içlerinde yıldız oluşum süreci başlar. Baryonlardan altı kat daha fazla karanlık madde var; o “önderlik ediyor” ve baryonlar yalnızca onu takip ediyor.
Xenon karanlık madde parçacık dedektörü XENON1T
Xenon100 işbirliği
Etrafımızda çok fazla karanlık madde var mı?
Her yerdedir, tek soru ne kadar olduğudur. Galaksimizde karanlık madde kütlesinin yüzde 10'dan biraz daha az olduğuna inanılıyor.
Ancak Galaksinin yakınında zaten daha fazla karanlık madde var, hem bizim hem de diğer yıldız sistemlerinin çevresinde varlığın işaretlerini görebiliyoruz. Tabii ki baryonlar sayesinde bunu görüyoruz, gözlemliyoruz ve sadece karanlık maddenin varlığından dolayı oraya “yapıştıklarını” anlıyoruz.
Bilim insanları karanlık maddeyi nasıl arıyor?
1980'lerin sonlarından bu yana fizikçiler, tek tek karanlık madde parçacıklarının çarpışmalarını yakalamak amacıyla yeraltındaki tesislerde deneyler yürütüyorlar. Son 15 yılda bu deneylerin kolektif hassasiyeti katlanarak arttı ve her yıl ortalama ikiye katlandı. İki büyük iş birliği olan XENON ve PandaX-II yakın zamanda yeni, daha da hassas dedektörleri piyasaya sürdü.
Bunlardan ilki dünyanın en büyük karanlık madde dedektörü XENON1T'yi yaptı. 10 metre yüksekliğindeki bir su tankına yerleştirilen, sıvı ksenondan yapılmış 2.000 kilogramlık bir hedef kullanıyor. Bütün bunlar Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı'nda (İtalya) yeraltında 1,4 kilometre derinlikte bulunuyor. PandaX-II kurulumu Çin'in Sichuan eyaletinde 2,4 kilometre derinliğe gömüldü ve 584 kilogram sıvı ksenon içeriyor.
Her iki deneyde de ksenon kullanılıyor çünkü son derece hareketsiz ve gürültü seviyelerini düşük tutmaya yardımcı oluyor. Ek olarak, ksenon atomlarının çekirdekleri nispeten ağırdır (çekirdek başına ortalama 131 nükleon içerir), bu da karanlık madde parçacıkları için "daha büyük" bir hedef sağlar. Bu parçacıklardan biri ksenon atomunun çekirdeğiyle çarpışırsa, zayıf ama algılanabilir bir ışık parlaması (parıldama) ve bir elektrik yükü oluşumu meydana gelecektir. Bu tür olayların az sayıda gözlemlenmesi bile bize karanlık maddenin doğası hakkında önemli ipuçları verebilir.
Şu ana kadar ne bu deneyler ne de başka herhangi bir deney karanlık madde parçacıklarını tespit edemedi ancak bu sessizlik, karanlık madde parçacıklarının sıradan madde parçacıklarıyla çarpışma olasılığına bir üst sınır koymak için kullanılabilir.
Karanlık madde parçacıkları normal madde parçacıkları gibi kümeler oluşturabilir mi?
Yapabilirler, ancak bütün soru yoğunluğun ne olduğudur. Astrofizik açısından galaksiler yoğun nesnelerdir, yoğunlukları santimetre küp başına bir proton düzeyindedir ve yıldızlar, santimetre küp başına bir gram yoğunluğuna sahip yoğun nesnelerdir. Ama aralarında 24 kat fark var. Tipik olarak karanlık madde bulutları "galaktik" yoğunluğa sahiptir.
Çok sayıda insanın karanlık madde parçacıklarını arama şansı var mı?
Nötrinolarda olduğu gibi, bireysel karanlık madde parçacıklarının sıradan madde atomlarıyla etkileşimlerini yakalamaya çalışıyorlar. Ancak onları yakalamak çok zordur ve mümkün olduğu da bir gerçek değildir.
CERN'deki CAST (CERN Axion Solar Telescope) teleskopu, karanlık maddeyi oluşturabilecek varsayımsal parçacıkları (axionlar) arıyor.
Belki de karanlık madde genel olarak "ayna" adı verilen parçacıklardan oluşuyor ve prensipte yalnızca yerçekimiyle gözlemlenebiliyor. İkinci bir “ayna” Evren hipotezi yarım yüzyıl önce öne sürülmüştü; bu, gerçekliğin bir nevi ikiye katlanmasıydı.
Elimizde yalnızca kozmolojiden gerçek gözlemler var.
Sergey Kuznetsov'un röportajı
MOSKOVA, 31 Ekim - RIA Novosti, Olga Kolentsova. Bilim adamlarının hesaplamaları, Evrenin %95'inin henüz insanlar tarafından keşfedilmemiş maddeden oluştuğunu göstermiştir: %70'i karanlık enerji, %25'i ise karanlık maddedir. Birincisinin sıfır olmayan enerjiye sahip belirli bir alanı temsil ettiği, ikincisinin ise tespit edilip incelenebilen parçacıklardan oluştuğu varsayılmaktadır. Ancak bu maddeye gizli kütle denmesi boşuna değil; arayışı oldukça uzun sürüyor ve fizikçiler arasında hararetli tartışmalar da eşlik ediyor. CERN, araştırmalarını kamuoyuna ulaştırmak amacıyla ilk kez bugün 31 Ekim'de kutlanan Karanlık Madde Günü'nü bile başlattı.
Karanlık maddenin varlığının savunucuları, deneysel gerçeklerle doğrulanan oldukça ikna edici argümanlar sunuyor. Tanınması, 20. yüzyılın otuzlu yıllarında, İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky'nin Saç kümesindeki gökadaların ortak bir merkez etrafında hareket etme hızlarını ölçmesiyle başladı. Bildiğiniz gibi hareketin hızı kütleye bağlıdır. Bilim adamının hesaplamaları, galaksilerin gerçek kütlesinin, teleskop kullanılarak yapılan gözlemler sırasında belirlenenden çok daha büyük olması gerektiğini gösterdi. Galaksilerin oldukça büyük bir kısmının bizim için görünür olmadığı ortaya çıktı. Bu nedenle ışığı yansıtmayan ve absorbe etmeyen maddelerden oluşur.
Gizli kütlenin varlığının ikinci doğrulaması, galaksilerden geçerken ışığın değişmesidir. Gerçek şu ki, kütlesi olan herhangi bir nesne, ışık ışınlarının doğrusal yolunu bozar. Böylece karanlık madde, ışık resminde (uzaktaki bir cismin görüntüsü) değişiklik yapacak ve yalnızca görünür maddenin oluşturacağı resimden farklı hale gelecektir. Karanlık maddenin varlığına dair on tane kanıt var ama en önemlileri bu ikisi.
© 2012 Kraliyet Astronomi Topluluğunun Yazarların Aylık Bildirimleri, 2012 RAS
© 2012 Kraliyet Astronomi Topluluğunun Yazarların Aylık Bildirimleri, 2012 RAS
Karanlık maddenin varlığına dair kanıtlar oldukça ikna edici olsa da, onu oluşturan parçacıkları henüz kimse bulamadı veya incelemedi. Fizikçiler bu gizliliğin iki nedenden kaynaklandığını öne sürüyorlar. Birincisi, bu parçacıkların çok yüksek bir kütlesi var (E=mc² formülü aracılığıyla enerjiyle ilişkili), dolayısıyla modern hızlandırıcıların yetenekleri böyle bir parçacığın “doğumu” için yeterli değil. İkinci sebep ise karanlık maddenin ortaya çıkma ihtimalinin çok düşük olmasıdır. Belki de insan vücuduyla ve bildiğimiz parçacıklarla son derece zayıf etkileşime girdiği için onu tam olarak bulamıyoruz. Karanlık madde her yerde olsa da (hesaplamalara göre) ve parçacıkları kelimenin tam anlamıyla her saniye içimizden geçiyor olsa da, biz onu hissetmiyoruz.
Karanlık madde parçacıklarını tespit etmek için bilim insanları, gereksiz parazitleri en aza indirmek amacıyla yeraltına yerleştirilen dedektörleri kullanıyor. Karanlık madde parçacıklarının ara sıra atom çekirdekleriyle çarpıştığı, momentumlarının bir kısmını onlara aktardığı, elektronları devre dışı bıraktığı ve ışık parlamalarına neden olduğu varsayılmaktadır. Bu tür çarpışmaların sıklığı, karanlık madde parçacıklarının çekirdekle etkileşim olasılığına, konsantrasyonlarına ve göreceli hızlarına (Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketi dikkate alınarak) bağlıdır. Ancak deney grupları, bir etki tespit etseler bile, bu dedektör tepkisine karanlık maddenin neden olduğunu inkar ediyorlar. Ve yalnızca Gran Sasso'nun yer altı laboratuvarında çalışan İtalyan deney grubu DAMA, muhtemelen Dünya'nın galaktik gizli kütle boyunca hareketi ile ilişkili olan sinyallerin sayım oranında gözlemlenen yıllık değişiklikleri rapor ediyor.
© Fotoğraf: SuperCMDS İşbirliği
Bu deneyde, dedektörün içindeki ışık flaşlarının sayısı ve enerjisi birkaç yıl boyunca ölçülüyor. Araştırmacılar, bu tür olayların sayım oranında yıllık dalgalanmaların zayıf (yaklaşık %2) varlığını kanıtladı.
İtalyan grup deneylerin güvenilirliğini kendinden emin bir şekilde savunsa da bilim adamlarının bu konudaki görüşleri oldukça belirsiz. İtalyan grubun elde ettiği sonuçların temel zayıflığı tekrarlanamamasıdır. Örneğin yerçekimsel dalgalar keşfedildiğinde dünya çapındaki laboratuvarlar tarafından da tespit edildi ve böylece diğer grupların elde ettiği veriler doğrulandı. DAMA durumunda ise durum farklıdır; dünyada hiç kimse aynı sonuçlara sahip olmakla övünemez! Elbette bu grubun daha güçlü dedektörlere veya kendi yöntemlerine sahip olması mümkün ancak deneyin bu benzersizliği, bazı araştırmacılar arasında güvenilirliği konusunda şüpheler uyandırıyor.
"Gran Sasso laboratuvarında toplanan verilerin tam olarak neyle ilgili olduğunu söylemek hâlâ imkansız. Her halükarda, İtalya'dan bir grup olumlu bir sonuç verdi ve zaten sansasyon yaratan bir şeyin reddi değil. Şimdi sinyaller bulundu." Bir açıklamanın aranması gerekiyor. Ve bu, gizli kütle modeli oluşturmaya adanmış olanlar da dahil olmak üzere çeşitli teorilerin geliştirilmesi için büyük bir teşviktir. Ancak bir bilim adamı, elde edilen verilerin neden hiçbir şekilde ilişkili olmadığını açıklamaya çalışsa bile Karanlık maddeye geçiş, Doğayı anlamada hala yeni bir adım olabilir. Her halükarda sonuç şu ve çalışmaya devam etmemiz gerekiyor. Ancak şu anda kişisel olarak karanlık maddenin bulunduğuna tamamen katılmıyorum," yorumunu yapıyor Konstantin Belotsky, Ulusal Araştırma Nükleer Üniversitesi MEPhI Temel Parçacık Fiziği Bölümü'nün önde gelen araştırmacısı.
