Mørk materie - det er en økende følelse av at vi kommer nærmere på å finne ut hva som er sant. I det minste kjører vi en rekke eksperimenter som synes (av teoretisk grunnlag) å ha kapasitet til å identifisere det - og hvis de ikke gjør det ... vel, kanskje det er på tide med en ny vurdering av hele ballspillet.
Det er to uten tvil ganske separate krav til mørk materie for å gi mening om vårt nåværende datasett og vårt teoretiske skjema for universet. For det første krever standardmodellen for kosmologi (Lambda-Cold Dark Matter) at 96% av universet er sammensatt av ting av en ukjent natur som ikke kan observeres direkte.
Omtrent to tredjedeler av disse ukjente tingene kan umulig være materie siden det tilsynelatende vokser når universet vokser - så vi kaller det mørk energi. Den gjenværende komponenten kaller vi mørk materie siden den representerer en komponent av den mørke siden som er i stand til å generere tyngdekraft. Men det handler om det. I denne sammenhengen påkalles mørk materie for å balansere matematikken - innenfor et sett med formler som allerede anstrenger troverdighet ved å fortelle oss at 96% av universet er usynlig og ikke påviselig. Så hvis det var alt som var for å argumentere for mørk materie, ville du være rettferdiggjort hvis du føler deg litt skeptisk.
Men det andre kravet til mørk materie er mye mer begrunnet i lydobservasjon og konvensjonell fysikk. Galakser - og måten galakser klynger seg sammen og dynamisk samhandler - gir ikke mening hvis de bare er sammensatt av de synlige og andre kjente stofftyper som ligger i dem. Melkeveien i seg selv roterer på en måte som vil føre til at mye av den flyr fra hverandre, hvis det ikke var ekstra usynlig materiale som genererer ytterligere gravitasjonsattraksjon. Så det er sunne grunner til å tro at det virkelig kan være noe annet der ute.
Det har vært en nylig krøll om mørk materie i dverggalakser - selv om dette i stor grad handler om hvorvidt mørk materiepartikler klumper seg sammen i sentrum eller om de er energiske partikler som suser rundt i hele galaksen. Dataene passer tilsynelatende bedre med det sistnevnte scenariet, som utfordrer det utbredte synet om at mørk materie er ‘kald’ og utsatt for klumping.
En fersk litteraturgjennomgang om Arxiv gir en omfattende dekning av dagens status for mørk materievitenskap. Opprinnelige data fra PAMELA-romfartøyet, som viser en avvikende kosmisk strålefluks, oppmuntret til spekulasjoner om at dette kan være et resultat av mørkstoff ødeleggelse eller forråtnelse. Denne teorien fikk ikke bred støtte, men slike spekulasjoner ble nylig gjenopplivet med at FERMI-LAT fant uventede strømmer av positroner (dvs. antimateriell) - etterfulgt av en kunngjøring om at FERMI-LAT og andre teleskoper vil foreta et dedikert søk etter gammastråler som oppstår fra mørk materie utslettelse eller forfall. Her antas det - eller i det minste antydes - at mørk materie kan bli ødelagt i de varme, tette og dynamiske sentrumene for galakser, inkludert vår galakse.
Så romfag kunne i det minste gi omstendighetsbevis for et av de største mysteriene innen romfag - selv om alle funn til dags dato i beste fall er entydige.
Jordbaserte eksperimenter leter etter mer direkte bevis på partikkelnaturen til mørk materie. For eksempel er Large Hadron Collider på jakt etter tegn på supersymmetri-partikkelunderskrifter. Den hypotese nøytralino ville passe godt til de antatte egenskapene til en mørk materiepartikkel (en partikkel som svakt samvirker med annen materie, har nøytral ladning, er stabil over kosmiske tidsskalaer og har ingen fargeladning), men det er ingen tegn til nøytralino, eller noe annet klart supersymmetrisk, så langt.
Det er også eksperimenter, som DAMA / LIBRA, dypt nede kullgruver og lignende, som er designet for å direkte identifisere svakt interaktive massive partikler - selv om funnene til dags dato alt sammen er litt entydige.
Og ‘alt litt ufattelig’ er et utsagn som passende representerer den nåværende tilstanden i vitenskap om mørk materie - vi er fortsatt sikre på at det er noe der ute, men (obligatorisk spill på ord som kommer) Vi forblir like mye i mørket som alltid om hva det er.
Videre lesning: Capoziello et al. Problemet med manglende materie: Fra mørk materiesøk til alternative hypoteser.
