หมายเหตุบรรณาธิการ: เราถามนักวิทยาศาสตร์หลายคนจากสาขาต่าง ๆ สิ่งที่พวกเขาคิดว่าเป็นความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวันนี้และจากนั้นเราก็เพิ่มบางอย่างที่อยู่ในใจของเราเช่นกัน บทความนี้เป็นหนึ่งใน 15 ในซีรีส์ "Mysteries ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด" ของ Livescience ที่ทำงานในแต่ละวันธรรมดา
นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะสร้างสินค้าคงคลังโดยละเอียดเกี่ยวกับเรื่องและพลังงานทั้งหมดในจักรวาลที่ประสบปัญหาอยากรู้อยากเห็น - ส่วนใหญ่หายไป
“ ฉันเรียกมันว่าด้านมืดของจักรวาล” ไมเคิลเทอร์เนอร์นักจักรวาลวิทยาของมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวถึงความลึกลับอันยิ่งใหญ่ของสสารมืดและพลังงานมืดกล่าว
ในความเป็นจริงมีเพียง 4 เปอร์เซ็นต์ของเรื่องและพลังงานในจักรวาล อีก 96 เปอร์เซ็นต์ยังคงเข้าใจยาก แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาพื้นที่ที่ไกลที่สุดและลึกที่สุดของโลกเพื่อแก้ปัญหาปริศนาที่มืดมิดทั้งสอง
เรื่องที่หายไป
สมการที่มีชื่อเสียงของ Einstein "E = MC^2" อธิบายพลังงานและสสาร (หรือมวล) เป็นหนึ่งเดียว-แผนที่ของจักรวาลอ้างถึงการรวมกันของพลังงาน-สสารเป็นความหนาแน่นพลังงานในระยะสั้น ปัญหาในการตรวจจับสสารมืดคิดว่าจะทำขึ้น 22 เปอร์เซ็นต์ของพายมวล/พลังงานของจักรวาลคือแสงนั้นไม่โต้ตอบกับมัน
แต่มันแสดงให้เห็นถึงแรงโน้มถ่วง
หลักฐานเบื้องต้นสำหรับเรื่องลึกลับถูกค้นพบเมื่อ 75 ปีก่อนเมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สังเกตเห็นความผิดปกติในกาแลคซีที่สับสน: กลุ่มกาแล็คซี่มีการดึงแรงโน้มถ่วงมากกว่าหลายร้อยเท่า
“ เราสามารถทำนายการเคลื่อนไหวของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำมาก แต่เมื่อเราวัดสิ่งที่อยู่ห่างไกลเราเห็นความผิดปกติ” Scott Dodelson นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ Fermi National Accelerator Laboratory ในรัฐอิลลินอยส์กล่าว "Dark Matter เป็นทางออกที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้แม้ว่าเราจะไม่เคยเห็นเลย"
จุดเด่นอีกประการหนึ่งของสสารมืดคือเลนส์แรงโน้มถ่วงคล้ายกับผลของแสงที่ผ่านชิ้นส่วนของแก้วขัดเงา วัตถุขนาดใหญ่อย่างดวงอาทิตย์สามารถโค้งงอแสงได้สร้าง "ฟองสบู่"ในจักรวาลที่ขยายบิดเบือนและทำซ้ำแสงของกาแลคซีหรือดวงดาวที่อยู่ด้านหลัง
การเลนส์แรงโน้มถ่วงเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นถึงหลักฐานของมวลที่มองไม่เห็นในกลุ่มกระสุนและในวงแหวนประมาณกลุ่มของกาแลคซีที่ชนกันเรียกว่า ZWCL0024+1652
การตามล่าอนุภาค
ทั้งๆที่มีหลักฐานผีชิ้นส่วนของสสารมืดยังไม่ได้ถูกตรึงโดยนักวิจัย “ จนกว่าเราจะค้นพบอนุภาคจริง ๆ แล้วเรายังไม่ได้อยู่บ้าน” Dodelson กล่าว
นักฟิสิกส์อนุภาคได้ตรวจพบนิวตริโนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีน้ำหนักเบามากที่ไหลออกมาจากดวงอาทิตย์และแทบจะไม่โต้ตอบกับเรื่องธรรมดา แต่เทอร์เนอร์กล่าวว่าพวกเขาทำสสารมืดเพียงเล็กน้อยในจักรวาล
“ เราจับกุมสมาชิกคนหนึ่งของแก๊งค์ แต่ไม่ใช่ผู้นำของแก๊งค์” เทอร์เนอร์กล่าวถึงนิวตริโน เขาคิดว่าผู้นำเป็นจริง: กอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีการโต้ตอบและขนาดใหญ่- น่าเสียดายที่ WIMPS เป็นเพียงทฤษฎีจนถึงตอนนี้
ความคิดนั้นไปที่ wimps นั้นหนักมาก แต่ก็เหมือนกับนิวตริโนพวกเขาไม่ค่อยชนเข้ากับสสารเพื่อสร้างสัญญาณที่ตรวจพบได้ แต่ความคิดที่ว่า wimps - เช่น axion เชิงทฤษฎีหรืออนุภาค neutralino - สามารถชนเข้ากับสสารที่มองเห็นได้ทั้งหมดให้ความหวังกับนักวิทยาศาสตร์
“ นี่เป็นเรื่องราวที่อาจจะจบลงในไม่ช้า” เทอร์เนอร์กล่าวโดยสังเกตว่าการค้นหาสสารมืดแช่แข็งในเหมือง Soudan ของมินนิโซตาและการทดลองอื่น ๆ ที่อยู่ใต้พื้นดินควรมีความอ่อนไหวพอที่จะตรวจจับ WIMP
การต่อต้านแรงโน้มถ่วง
บางทีความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของทุกคนก็คือลูกพี่ลูกน้องใหญ่ของ Dark Matter พลังงานมืด
แรงที่มองไม่เห็นนั้นคิดว่าเป็น "ต่อต้านแรงโน้มถ่วง" ขนาดใหญ่ผลักดันกลุ่มกาแล็คซี่ออกจากกันและทำให้เกิดการขยายตัวของจักรวาลที่ไม่สามารถอธิบายได้และเร่งความเร็ว เทอร์เนอร์คิดว่าพลังงานมืดเป็นความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของพวกเขาทั้งหมด - และค่อนข้างแท้จริงเนื่องจากนักฟิสิกส์คาดการณ์ว่ามันคิดเป็น 74 เปอร์เซ็นต์ของความหนาแน่นพลังงานในจักรวาล
“ จนถึงตอนนี้ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดด้วยพลังงานมืดคือการตั้งชื่อ” เทอร์เนอร์กล่าวถึงพลังที่เข้าใจยาก "เราเป็นจุดเริ่มต้นของปริศนานี้จริงๆ"
เทอร์เนอร์อธิบายพลังงานมืดว่าเป็น "สิ่งที่แปลกจริง ๆ " ความคิดที่ดีที่สุดของเป็นแรงโน้มถ่วงที่ยืดหยุ่นและน่ารังเกียจที่ไม่สามารถแบ่งออกเป็นอนุภาคได้ “ เรารู้ว่ามันทำอะไร แต่เราไม่รู้ว่ามันคืออะไร” เทอร์เนอร์กล่าว
ในขณะที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มองลึกเข้าไปในอวกาศเพื่อรวบรวมรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ของพลังงานมืดเทอร์เนอร์ตั้งข้อสังเกตว่านักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีกำลังมุ่งเน้นไปที่การอธิบายว่ากำลังทำงานอย่างไร และ ณ จุดนี้เขาพูดติดตลกคำอธิบายของนักฟิสิกส์สำหรับพลังงานมืดอาจดีพอที่จะพิจารณา
“ เราอยู่ในช่วงเริ่มต้นนี้ในฉากอาชญากรรมของการดำรงอยู่ของ Dark Energy ถ้าคุณต้องการ” เทอร์เนอร์กล่าว "มันเป็นช่วงเวลาที่สร้างสรรค์สูงและตอนนี้เป็นเวลาสำหรับความคิด"
