ODPOVÍDÁ Ing. SLAVKA ČUBANOVÁ, MSc. Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT Doktorandka na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT a učitelka fyziky na SOŠ a SOU Kladno, Dubská
Když se díváme na noční oblohu, vidíme zářící hvězdy, mlhoviny a vzdálené galaxie. Přesto všechno to, co vidíme, tvoří jen malou část vesmíru. Většinu tedy musí tvořit něco, co nevidíme – temná hmota.
Nikdo ji zatím přímo neobjevil, a tak vlastně nevíme jistě, zda vůbec existuje. Ve vesmíru ale nacházíme stopy, že tu opravdu je: například způsob, jakým se světlo z dalekých hvězd ohýbá při průchodu kolem velkých shluků hmoty, či to, jak hvězdy a galaxie rostly a vyvíjely se od velkého třesku až dodnes.
Tyto jevy se nejlépe dají vysvětlit právě tím, že tu působí jakási neviditelná látka s přitažlivou silou – gravitací.
Jak temná hmota reaguje (a nereaguje) na síly a světlo?
Známý svět okolo nás je utvořen z protonů, neutronů a elektronů, částice, ze kterých se skládají prvky v periodické tabulce prvků. Tato hmota reaguje na světlo (například odraz slunečního záření od Měsíce) i na běžné síly – třeba elektromagnetickou (magnet, který přitahuje hřebíky, nebo elektrický proud, který rozsvítí žárovku) a gravitační (jablko, které spadne ze stromu na zem).
Temná hmota však na světlo ani běžné síly nereaguje – víme jen, že svou vlastní gravitací přitahuje hvězdy a galaxie. Nemůže tak být složena ze stejných částic jako my, zvířata, stromy nebo planety.
Kandidáti temné hmoty: Od WIMPs a Axionů po miniaturní černé díry
Jaké částice nebo objekty by mohly tvořit tuto záhadnou látku? Mezi nejžhavější kandidáty patří:
-
WIMPs
-
Axiony
-
Sterilní neutrina
-
Temné fotony
-
Primordiální černé díry
WIMPs – poměrně těžké částice, které by sotva reagovaly s obyčejnou hmotou. Pokud existují, mohly by vysvětlit, proč ve vesmíru pozorujeme větší gravitační účinky, než kolik by odpovídalo jen planetám, hvězdám a galaxiím, které vidíme.
Axiony – naopak velmi lehké částice, které by se vyskytovaly v obrovském množství. Byly původně navrženy k vyřešení jiné záhady v částicové fyzice, ale ukázalo se, že by se hodily i na temnou hmotu.
Sterilní neutrina – „tiché“ částice, které by se prozradily jen gravitací.
Temné fotony – mohly by se podílet na temné hmotě podobně, jako fotony na tvorbě světla. Pokud by to byla pravda, měli bychom jakousi „temnou přírodu“ vedle té naší, s vlastními částicemi a silami.
Primordiální černé díry – a co když temná hmota nejsou částice, ale prastaré miniaturní černé díry, které vznikly hned po velkém třesku?
Hledání temné hmoty: Detektory, urychlovače a „temný vesmír“
Vědci hledají stopy těchto neviditelných kousků vesmíru pomocí obrovských podzemních detektorů, radioteleskopů i urychlovačů částic. Žádný z pokusů je ale zatím přímo nezachytil. Možná objevíme jen jeden druh částice, a možná celý „temný vesmír“ se svými vlastními pravidly i prvky – něco jako stínový dvojník toho, co známe.
Ať už to dopadne jakkoliv, objevení temné hmoty by nás posunulo o obrovský kus blíže k pochopení, jak vesmír opravdu funguje.
Odborná spolupráce ta textu: Mgr. Jan Ebr, Ph.D., Luděk Vašta, Markéta Brůnová, Dr. Ing. Kristýna Lapčíková
Své otázky pro vědce posílejte s označením ZEPTEJ SE VĚDCE na abc@cncenter.cz.
