Karanlık madde, kozmoloji ve astronomi ile ilgili gözlemleri açıklamak için öne sürülen bir madde türüdür. Karanlık madde parçacıkları, ışıkla etkileşmediği için doğrudan gözlemlenemez, ancak çevrelerinde sebep oldukları etkiler sayesinde varlıkları anlaşılabilir. Evrendeki toplam madde miktarının yaklaşık %84’ünün karanlık madde olduğu düşünülüyor. Karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların niteliği, günümüzde hâlâ tartışma konusudur. Pek çok araştırma grubu, doğrudan ya da dolaylı yöntemlerle, karanlık madde parçacıklarını belirlemek için çalışıyor.
Karanlık maddenin varlığına işaret eden pek çok gözlemsel veri var. Birincisi gökcisimlerinin içinde bulundukları gökadaların merkezleri etrafındaki dönme hızlarının gökadaların merkezine olan mesafeye bağlı olarak değişiminin açıklanabilmesi için sadece ışıkla etkileşen madde miktarı yeterli olmuyor. Kayıp kütle problemi olarak adlandırılan bu durumun sebebinin ışıkla etkileşmediği için doğrudan gözlemlenemeyen karanlık madde parçacıkları olduğu düşünülüyor.
Karanlık maddenin varlığına işaret eden bir diğer gözlemsel olgu, ışığın uzayda bükülmesi ile ilgili. Genel görelilik kuramı kütlenin uzayı eğdiğini söyler. Işık ışınlarının uzayın eğriliğinden etkilenmesi, bazı gökcisimlerinin olduğundan daha büyük görünmesine neden olur. Merceklerin nesneleri olduğundan daha büyük göstermesine benzediği için kütleçekimsel mercekleme olarak adlandırılan bu olgu sayesinde, bir sistemin sadece geometrisini inceleyerek içerdiği kütle miktarı hesaplanabilir. Gökada kümeleri ile ilgili gözlemler de karanlık maddenin varlığına işaret ediyor. Örneğin Abell 2009 gökada kümesindeki karanlık madde miktarının Güneş’in kütlesinin 1014 katından daha fazla olduğu hesaplanıyor.
Karanlık maddenin niteliği hakkındaki tartışmalar ve araştırmalar hâlâ devam ediyor. Gözlemler ile sadece sıradan maddenin varlığına dayalı kuramsal hesaplar arasındaki uyumsuzluğun bir kısmı, çok az ışık yaydığı için gözlemlenmesi çok zor olan sıradan maddelerden kaynaklanıyor olabilir. Ancak Büyük Patlama ile üretilebilecek sıradan madde miktarının bir üst sınırı var ve bu miktar gözlemleri açıklamak için yeterli değil. Newton’un ve Einstein’ın kütleçekim yasalarını değiştirerek verileri açıklamaya çalışan kuramlar olsa da karanlık madde hipotezinin fizikçiler arasında yaygın olarak kabul gördüğü söylenebilir. Var oldukları öne sürülen karanlık madde parçacıkları arasında diğer parçacıklarla sadece kütleçekimi ve zayıf kuvvet (dört temel kuvvetten biri) aracılığıyla etkileşen parçacıklar ve aksionlar sayılabilir.
CERN parçacık hızlandırıcısı deneyleri
İsviçre’deki CERN parçacık hızlandırıcısı tesislerindeki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, bu yaz Higgs parçacığını tespit etti. Higgs parçacığı nükleer fiziği ve atomaltı parçacıkları açıklayan Standart Modelin öngörülerine uyuyordu. Bu keşif bizi şaşırtmadı, Higgs parçacığı beklenen enerji değerlerinde gözlendi ve beklenen özellikleri gösterdi…
…Ve işte bu sebeple, karanlık maddeyle ilgili bazı kuramların çöpe gitmesini sağladı: Ancak Higgs parçacağına izin veren Karanlık Madde kuramları geçerli olabilirdi.
Liste daralınca karanlık madde araştırmaları hızlandı ve Karanlık Maddeyi birkaç yıl içinde keşfedeceğimize inanıyoruz. Şimdi, şu küçülen karanlık madde listesine göz atalım:
Geçen hafta, CERN’de çalışan bilim adamları süpersimetri teorisiyle ters düşen bazı bulgular elde ettiler. Süpersimetri teorisi, proton ve nötron gibi atomaltı parçacıkların nasıl medyana geldiğini ve fiziksel özelliklerini açıklıyor. Süpersimetri teorisi, aslında kendini kanıtlamış Standart Modelden daha kapsamlı bir teori ama henüz ispat edilmedi.
Son bulgular, süpersimetri teorisinde öngörülen karanlık madde türlerini daha da sınırlandırdı. Higgs ile uyumlu olan bazı Karanlık Madde parçacıklarının, süpersimetrideki yeni keşifler yüzünden, aslında evrende var olamayacağı ortaya çıktı.
Şansımıza bu araştırmalar süpersimetriyi tümüyle yalanlamadı. Dediğimiz gibi, Standart Modelin yetersiz kaldığı alanları süpersimetri teorisi dolduruyor.
Peki ya evrende Karanlık Madde yoksa?
Evrende Karanlık Madde olmak zorunda. Yoksa, galaksilerin nasıl meydana geldiğini açıklamak için yeni bir fizik bilimi geliştirmemiz gerekecek. Bu da mevcut kanıtlanmış teorilere ters düşecek (yazının sonunda buna geri döneceğim).
Öyleyse karanlık madde nerede? Belki başka bir yerde duruyordur.
Bakın işte bu mümkün! Evrenin doğumunu ve atomaltı parçacıkları açıklayan bazı “sicim” ve “zar” teorilerine göre (hücre zarı, tavla zarı değil : ) ), elektromanyetik etkileşim, zayıf ve güçlü nükleer etkileşim evreni terk edemez.
Bu durumda ışık, radyo dalgaları, nükleer enerji, nükleer radyasyon, morötesi ışınlar, kızılötesi ışınlar (ısı), gamma ışınları, X ışınları ve mikrodalgalar evrenimizin dışına çıkamaz. Sadece kütleçekim, belki kara delikler aracılığıyla evrenimizin dışına çıkabilir.
Kütleçekim başka evrenler, hatta göremeyeceğimiz kadar küçük veya evrenimizin dışında olan başka boyutları ziyaret edebilir.
Karanlık Madde de galaksileri kütleçekimle etkilediğine göre, belki Karanlık Madde evrenimizde değil de “komşu boyutlarda” yer alıyordur ve bizi uzaktan etkiliyordur. Bu teori doğruysa, Karanlık Madde “Kaluza–Klein” parçacıklarından oluşuyor olmalı. Ancak, biz sıradan Karanlık Madde türlerini bulmakta zorlanıyoruz. Başka evrenler veya boyutlardaki Karanlık Maddeyi nasıl
bulacağız? İşimiz zor.
Kaynak
Tubitak
Khosann.com
