Jak jistě všichni víte, pátrání po temné hmotě je už natolik sžíravé, že astrofyzici napínají kreativitu až do krajnosti a vytahují zajímavější a zajímavější hypotézy. Ve vesmíru podle všeho stále schází podstatná část hmoty a my s tím musíme něco udělat. Podle jedné čerstvé hypotézy netvoří temnou hmotu WIMPy ani axiony, ani žádné podobné částice mikrosvěta. Prý by to naopak mohly být pořádně veliké objekty o velikosti poctivého asteroidu, které by ovšem byly husté jako neutronová hvězda nebo jádra atomů. Jsou to podivuhodná a temná makra (anglicky v množném čísle Macros)
Na rozdíl od WIPMů, tedy slabě interagujících masivních částic nebo axionů, čili slabě interagujících a nepatrně hmotných částic, jsou temná makra rozhodně velmi makroskopická. Jejich velikost ale přitom není to jediné, v čem se liší od tradičních kandidátů na temnou hmotu. Mohla by se totiž skládat z běžných částic Standardního modelu a k jejich vysvětlení možná nebude nutná žádná nová fyzika. Což je samozřejmě škoda, ale za objasnění původu tvrdošíjně vzdorující temné hmoty by to stálo.
Temná makra jako zajímavé kandidáty na temnou hmotu propaguje Glenn Starkman z Univerzity Case Western Reserve a jeho kolegové. Podle Starkmana jsme dlouho a marně hledali WIMPy. Čekali jsme, že se objeví v datech Velkého hadronového srážeče LHC a ono nic. WIMPy, axiony a podobné částice stále zůstávají kandidáty na temnou hmotu, i když zatím moc nepřesvědčily. Není prý ale důvod nehledat temnou hmotu i úplně jinde. Starkman a spol. se tedy ptají, jak vlastně víme, že temnou hmotu netvoří vcelku obyčejné kvarky a elektrony?
Astrofyzici už během intenzivního a dlouhého honu na temnou hmotu vyloučili většinu běžné hmoty. Postupně jako kandidáty temné hmoty zamítli temné jupitery, bílé trpaslíky, neutronové hvězdy, černé díry hvězdných velikostí, také supermasivní černé díry a spolu s nimi i těžká neutrina. Stále ještě ale zbývá prostor hledat temnou hmotu v exotické, leč složením stále ještě běžné hmotě. Temná makra Starkmana a spol. by mohla být chuchvalcemi jaderné hmoty s významnou příměsí podivných kvarků. Podivné kvarky jsou sice dost nestabilní, ale podle Starkmana jsou i takové neutrony vlastně hodně nestabilní. Nicméně, když se neutrony spojí se stabilními protony, jako například v atomech helia, tak pak neutrony zůstávají stabilními.
Starkman se s kolegy domnívá, že v ranném vesmíru mohlo vzniknout veliké množství podivné jaderné hmoty a její chuchvalce přetrvaly do dneška jako temná makra. A matou nás jako temná hmota vesmíru. Jestli to tak doopravdy je, tak temná hmota pěkně pasuje do Standardního modelu částic. Temná makra by v takovém případě vznikla z podivných i dalších kvarků v čerstvě zrozeném vesmíru, který měl teplotu 3,5 bilionů stupňů Celsia, prý zhruba tolik, jako je v nitru masivní supernovy.
Podle Starkmana a spol. si už teď temná makra můžeme ohraničit následujícími limity. Víme, že by temná makra měla být hmotnější než 55 gramů, jinak by je svého času zachytily detektoru Skylabu a další přístroje. Zároveň by měla být lehčí než 10 na 24 gramu, jinak bychom pozorovali, jak ohýbají světlo. Což, jak se zdá, nepozorujeme. Můžeme vyloučit i rozmezí 10 na 17 až 10 na 20 gramu na centimetr čtvereční, jinak bychom viděli, jak temná makra gravitačně čočkují jednotlivé fotony gama záblesků z hlubokého vesmíru. A to taky nevidíme.
Pokud temná makra mají hmotnost kolem 10 na 18 gramu, tak by měla zasáhnout zhruba Zemi jednou za miliardu let. Mají-li nižší hmotnost, tak by měla naši planetu zasahovat častěji, možná ale nezanechávají žádné rozeznatelné stopy. Uvidíme, jestli se zajímavá temná makra prosadí jako kandidáti na temnou hmotu.
K pozoruhodným temným makrům jsme o požádali o vyjádření Pavla Bakalu, odborníka na obecnou teorii relativity a chování hmoty a záření v blízkosti černých děr a neutronových hvězd, z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě:
Idea temné hmoty sestávající z hypotetických Maker má některé velmi atraktivní rysy. Nepotřebuje žádnou novou exotickou fyziku, naopak si krásně vystačí s částicemi standardního modelu, ze kterých makra konstruuje. makra se navíc nacházejí v často poněkud opomíjené oblasti "normálních lidských rozměrů", čili někde mezi velkoškálovými strukturami a mikrosvětem, a proto je relativně snadné nalézt omezení pro jejich možné parametry i pomocí méně nákladných pozemských experimentů. S ničím výrazně neinteragují, protože jsou buď příliš velká neb příliš malá.
Existence takových maker je v této chvíli velmi spekulativní. Nicméně vysvětlení podstaty mysteriózní temné hmoty pomocí tohoto jaderně velmi hustého kosmického smetí by bylo velice překvapujícím a rozhodně neočekávaným rozuzlením více než osmdesát let trvající monumentální kosmologické záhady.
Video: Glenn Starkman: Origins, an Overview From the Beginnning. Kredit: CWRU.
Literatura
Case Western Reserve University 4. 11. 2014, arXiv:1410.2236.
Diskuze:
A co když se řítíme do zatím malého bodu.
Karel Rabl,2014-12-16 13:38:30
A pro nás neviditelného.Vodopád je nejspíš přibližný příměr, ale nejbližší mé ůvaze, když padáte(do času) vodopádem tak když se pohybujete stejně rychle jako okolní kapky kapky pře Váma se vzdalují téměř stejně jako ty za Váma takže jedna část vesmíru by měla být o chlup méně o červená než ten zbytek.
No jsem jen laik ale moje představa
Karel Rabl,2014-12-16 06:04:10
Je úplně opačná než je velký třesk a sice to že někam padáme a ono to vypadá jako expanze a padáme vůči něčemu možná temné hmotě rychleji než světlo proto ji nevidíme ani neregistrujem protože od nás utíká rychleji je to jako vodopád kdy stejně se pohybující viditelná hmota je okolo nás stojící a v čím dál větší vzdálenosti od nás se pohybuje rychleji až překoná ryclost a možná gravitační vlny se šíří rychleji vůči něčemu než světlo možna jen nepatrně proto registrujeme gravitaci.Nesmíme zapomenout že vesmír je minimálně čtyřrozměrný (čas) a vůči němu se můžeme možná pohybovat rychleji nebo se zastavit a zhmotnit (energie).
Mně to nesedí
Vojtěch Kocián,2014-12-16 07:45:42
I když by se mi to v principu líbilo, pokud použijete přirovnání k vodopádu, tak voda před vámi zrychluje. Voda za vámi také vůči vám zrychluje. Nicméně voda vedle vás (kolmo na směr pohybu) nezrychluje nezávisle na tom, jak je daleko. A to je problém, protože vesmír se rozpíná všemi směry. Můžete namítnout, že vesmír je čtyřrozměrný, ale ani tak by se "pád" nemohl promítnout jen do některých z nich.
Vážený ! pane Wagnere
Josef Řeřicha,2014-12-15 19:08:08
Pane Wagnere, děkuji za vyčinění, sic bylo hodně hrubé. Chápu, na hrubý pytel hrubá záplata, beru-přijímám…,...no, přesto bráním se mírně : moc nových objevů jste nevyjmenoval, ( o experimentech a pozorováních se až tak nepřel a nepřu ), tj. že by jen tu chromodynamiku, teorii elektroslabých sil a teorii oscilací neutrin ?, …jen ?!!, více jste jich nejmenoval, myslím teorií, uznaných ( hypotéz se ovšem rodí jako máku ) Neberu Vám výroky o „extrémním pokroku“ za posledních 60 let, sumasumárum, ale těch teorií není až tolik. Víte/znáte jich víc než jmenované tři kousky ? Nechytejte mě za slovo, ale na 50 fyziků z první poloviny minulého století bylo těch teorií mnohem víc než dnes, kdy do fyziky a kosmologie „dělá“ 100x víc (!) chytrých, studovaných hlav. Máte 105% pravdu, že o historii fyziky nic nevím ( nestudoval jsem jí, troufnul jsem si jen na odhad )… ale nevěřím Vám, že jí máte Vy, ( 50 fyziků z let 1900-1950 vynalezlo 10x víc teorií než 5000 fyziků z let 1950-2010 )
Vážený pane Řeřicha,
Vladimír Wagner,2014-12-15 19:42:31
váš přístup k historii vědy (fyziky) je dost nekorektní, řečeno jemně. Pokud bych použil podobného přístupu, jako Vy, tak mohu (a bylo by to možná i o kapánek korektnější :-)) tvrdit, že zatímco se za první polovinu minulého století podařilo vytvořit pouze kvantovou teorii jedné jediné interakce (QED), tak za dalších 60 let už to byly kvantové teorie pro dvě další (QCD a elektroslabá). Na kvantovou teorii gravitace se stále čeká. Víte v té první polovině dvacátého století byly nyní už ověřené teorie pouhými hypotézami (a tehdejší naši předchůdci vyplodili i řadu hypotéz, které byly vyvráceny). Také v současnosti máme řadu hypotéz. A některé se za několik let či desetiletí mohou stát správnými teoriemi (jiné budou vyvráceny). Jinak vaše srovnávání počtu fyziků nyní a v té době je také poněkud zavádějící.
Pane Kresák
Josef Řeřicha,2014-12-15 09:45:10
Statisticky vzato : byly doby ( cca od 1915 do 1955 ), kdy 50 světových fyziků objevilo za 40 let obrovské množství teorií a fyzikálních popisu reality ve Vesmíru. Dnes je doba, kdy 5000 fyziků ( z celého světa i z CERNu , atd. ) nevymyslelo žádnou novou teorii ( + spoustu krkolomných hypotéz )a pouze „objevilo“ pár „nových“ fyzikálních poznatků ( higgsův boson, a vodu na Marsu…a ? …a ? ). Statisticky vzato v polovině minulého století rostl počet laické veřejnosti, která fyzikům tleskala, nyní roste počet laické veřejnosti, která nad výdobytky ( a výkony ) fyziků má kyselý obličej… ; statisticky vzato není mínění veřejnosti tak podstatné ( pro fyziky ), pro fyziku je.
Pane Řeřicho, píšete nesmysly
Vladimír Wagner,2014-12-15 18:01:04
Pane Řeřicho, od roku 1955 fyzikové předpověděli existenci kvarků, gluonů, vybudovali teorii silných interakcí (kvantovou chromodynamiku), vybudovali teorii elektroslabých interakcí a předpověděli nejen existenci Z a W bosonu ale i toho Higgse. A také je objevily. Dokázaly vybudovat Standardní model, který je s extrémní přesností potvrzován třeba těmi experimenty na LHC. Vybudovali teorii oscilací neutrin (založené na "krkolomné hypotéze" Bruna Pontecorva) a taky ji experimentálně velmi detailně potvrdili (viz má předchozí reakce na pana Kresaka). Ano vysvětlení chování světa za extrémně vysokých teplot a hustot je problém (experimentálně se tyto stavy nedají zatím nebo možná vůbec dosáhnout). Takže nyní je hledání a hlavně potvrzování teorií za Standardním modelem mnohem náročnější. A kosmologie na tom do značné míry závisí. Ale právě kosmologie dosáhla extrémního pokroku. Právě až po roce 1955 byly přineseny jeho experimentální důkazy (hlavně pozorování reliktního záření, zastoupení prvku ve vesmíru, evoluce galaxií ...). Vy prostě o historii fyziky nic nevíte.
Je to vobec normalne ?
Martin Kresak,2014-12-15 09:12:44
Uvodom bude dobre napisat ze nie som astrofyzik, odbornik na kozmologiu a ani fyzik, zameranim som elektrotechnik, avsak o dianie v tejto oblasti sa pomerne intenzivne zaujimam na laickej urovni.
Mam pocit, ze kozmologovia a astrofyzici uz akoby stratili dych. Tieto stale novsie a novsie entity, ktore zavadzaju (tmava hmota, energia, cierne diery atd. atd.) su vsetko komplet veci, ktore neboli pozorovane v laboratoriach. Zaviedli ich koli urcitym pozorovaniam, ktore inak nevedeli vysvetlit, to beriem, fyzika je aj o tom. Ale ak dospejeme do stavu, ked na vysvetlenie niecoho musime model donekonecna komplikovat, nie je na mieste pozriet sa na samotne zaklady pozorovani a prehodnotit to cele od zakladov ? Co ak samoztna koncepcia velkeho tresku nie je spravna a dane pozorovania je mozne vysvetlit aj inak ?
Cital som nejake knihy, kde sa predkladal model kozmu, ktory bral do uvahy elektrodynamicke javy. opisoval vesmir ako elektricky velmi aktivny, kde hlavnou hybmou silou je elektromagnetizmus. Samozrejme su tam rozpory s mainstreamovou vedou. Kazdopadne pomocou elektrickych prudov v kozme (Birkelandove prudy) a vobec zavedenim EM poli je mozne , aspon podla niektorych odbornikov, vysvetlit velku vacsinu javov. Zvacsa islo o fyzikov zaoberajucich sa plazmou, medzi nimi aj vyznamny drzitel Nobelovej ceny H. Alfvem a kopec dalsich. Oni ako odbornici na plazmu tvrdili a aj tvrdia, ze tmavu energiu, hmotu a ani samotny velky tresk nie je potrebny na vysvetlenie podstaty pozorovani. Elegantne vysvetluju problemy teploty slnecnej korony, nedostatku slnecnych neutrin ale aj cerveny posun a nezrovnalosti v rotaciach galaxii. To vsetko maju podlozene laboratornymi pozoravaniami plazmy, popisane Mexwellovou elektrodynamikou. Cize ich teorie nie su v rozpore s pozorovanim, co sa o teoriach prevladajucich v mainstreamovej kozmologii samozrejme povedat neda (Tmavu energiu nikto nikdy nevidel).
Je trocha zarazajuce, ze sucasny vedecky svet pri skumani kozmu je nastaveny automaticky tak, ze veci ako tmava energia a velky tresk berie za dogmu, napriek tomu ze je to v rozpore s experimentom na zemi. Toto by sa si myslim v ziadnej ine casti fyziky nikdy nestalo. Zvlast nie, ak existuje alternativny popis, ktory dava vysvetlenie na niektore pozoravania bezrozporne.
Samozrejme ja ako laik nemozem hodnotit do akej miery su tie alebo tie nazory spravne, ale mozem si vybrat ten pristup k problemu, ktory dava vacsi zmysel, je v sulate s fyzikou a aj vedeckym badanim ako takym a co je dolezite, nie je v rozpore s experimentom a nepotrebuje zavadzat doslova nezmysly. Tu jednoznacne klasicka kozmologia zlyhava a som na pochybach, ci vobec je jej pristup k rieseniu problemu vedecky. Pretoze zatvarat oci pred fyzikou plazmy a neakceptovat ju ako mozne vysvetlenie pozoravani je rozhodne nevedecke.
Nechcem tym tvrdit ze ako dogma sa ma brat automaticky tento alternativny pristup, to rozhodne nie, ale zaraza ma automaticke zamietanie zo strany mainstreamovych astrofyzikov a fakt ze na tento vyskum nie su pridelovane takmer ziadne financie. Naproti tomu obrovske sumy sa investuju do teorie superstrun a tmavej energie, pricom ani jedno ani druhe nebolo ani v naznakoch dokazane. Je to spravny a vedecky pristup ? Nemyslim.
Jak je to s neutriny?
Vladimír Wagner,2014-12-15 17:43:14
Pane Kresaku, můžete mi vysvětlit, jak Vámi propagovaný elektrodynamický model vesmíru elegantně vysvětluje chybějící neutrina ze Slunce? Ten naopak velice dobře vysvětlila a hlavně v souhlase se stále větším souborem experimentálních pozorování "mainstreamová" fyzika. Ta vše vysvětluje oscilacemi neutrin. Tento jev je nyní velice dobře pochopen a velice detailně prozkoumán i potvrzen (viz. http://ojs.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/neutrina/neutrinaastropis.htm , http://www.osel.cz/index.php?clanek=5000 , http://www.osel.cz/index.php?clanek=5073 , http://www.osel.cz/index.php?clanek=6172 ). Mimo jiné se na tom i ukazuje, že není pravda, že by současné generace fyziků nepřinášeli nové věci. Samotná předpověď i objev neutrina může sloužit jako ukázka, že koncept "nedetekovatelné či jen velmi těžko detekovatelné" částice může být velmi plodný a správný. Jinak o temné hmotě máme dnes velice široký komplex experimentálních poznatků, viz zde: http://www.osel.cz/index.php?clanek=7414 .
Jenda Krynický
Vlasta Tomšů,2014-12-14 19:37:52
To máte pravdu, ale specialista který nic jiného neumí, si také potřebuje najít zdroj svého živobytí. Myslím že se tak stalo vyloučením éteru z řad fyzikálních teorií. Řekl bych že dnešní neutrina by mohly být tehdejším éterem. Jsou sice jen nepatrně hmotná, ale nikdo neví kolik jich ve vesmíru je. Možná že ony představují onu temnou hmotu a energii.
Je docela možné že tohle tušili někteří vědci z těch co byli u vyloučení éteru. Možná že se shodli, že když to nikdo neví, tak proč by to měli světu vyslepičit. Podobně jak v závěru další moudré české pohádky Šíleně smutná princezna, kdy se vyobcovaní generálové dohodli na tom že se budou živit jako překladatelé. "Vždyť mluvíme stejnou řečí..." - "Psst, zatím to nikdo neví!"
Opět to chce odborníka, aby
Josef Řeřicha,2014-12-14 17:51:53
vysvětlil :
Myslím si, že není až tak nejproblematičtější to „z čeho“ ta temná hmota je, ale to, zda „náhodou“ ona pozorování „důkazů“ ( je jich jen pár ) nejsou zatížena nějakými vadami ve vyhodnocování pozorovaných údajů vedoucích k „poznatku“ (?) o tom, že nějaká hmota ve vesmíru chybí.
Jendo,
Vlasta Tomšů,2014-12-14 16:49:55
to jste si ještě nevšiml, že ta hra na hledání černé hmoty a energie je to samé v růžovém jak hledání kamene mudrců z filmu Pekařův císař a jejím jediným účelem je vysávání peněz? Je jasné, že všichni vypečení jedinci se nemohou živit jako politici, nebo kněží.
Pokud by šlo o tohle, tak by dotyční
Jenda Krynický,2014-12-14 18:54:22
měli mnohem jednodušší živobytí jako kulturologové, genderologové a podobní pozorovatelé vlastního pupku.
Pokud v něčem pozorování nesouhlasí s výpočty, tak je naprosto v pořádku hledat důvod a pokud je nejjednodušším způsobem jak uvést výpočty do souhlasu s pozorováním započtení nějaké další hmoty o které jsme nevěděli, pak je naprosto v pořádku nejdřív vyloučit různé více či měné šílené teorie o tom co za hmotu to je. Dřív než začnem zavádět nějaké kosmologické členy, měnit znaménko gravitace na velké vdálenosti a vůbec vymýšlet ad hoc úpravy rovnic, tak aby rovnice seděly.
Jistě, možná to tak nakonec dopadne, ale nejdřív bych přecejen prověřil jestli se prostě jen nefláká mezi galaxiemi víc hmoty než se zdá.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
