Sötét anyag: forradalom jön a fizikába?

Mi a sötét anyag? Soha nem figyelték meg, de a tudósok becslése szerint a világegyetem anyagának 85%-át teszi ki. A rövid válasz az, hogy senki sem tudja, mi a sötét anyag. Több mint egy évszázaddal ezelőtt Lord Kelvin felajánlotta, hogy magyarázatot adjon a csillagok sebességére saját galaxisunkban. Évtizedekkel később Knut Lundmark svéd csillagász megjegyezte, hogy az univerzumnak sokkal több anyagot kell tartalmaznia, mint amennyit megfigyelhetünk. A tudósok az 1960-as és 70-es évek óta próbálják kideríteni, mi ez a titokzatos anyag, egyre bonyolultabb technológia segítségével. Egyre több fizikus gyanítja azonban, hogy a válasz az lehet, hogy nem létezik olyan sötét anyag egyáltalán.

A Backstory

A tudósok számos módon megfigyelhetik a távoli anyagokat. Az olyan berendezések, mint a híres Hubble-teleszkóp, a látható fényt, míg más technológiák, például a rádióteleszkópok a nem látható jelenségeket mérik. A tudósok gyakran éveket töltenek azzal, hogy adatokat gyűjtsenek, majd elemzik azokat, hogy a lehető legjobban értelmezzék, amit látnak.


Amint egyre több adat érkezett, teljesen világossá vált, hogy a galaxisok nem a várt módon viselkednek. Egyes galaxisok külső szélein lévő csillagok túl gyorsan mozogtak. A galaxisokat a gravitációs erő tartja össze, amely a tömeg legnagyobb részének középpontjában a legerősebb. A koronggalaxisok külső szélein lévő csillagok olyan gyorsan mozogtak, hogy az ott megfigyelhető anyag által generált gravitációs erő nem tudta volna megakadályozni, hogy a mélyűrbe repüljenek.

A tudósok úgy gondolták, hogy ezekben a galaxisokban több anyagnak kell jelen lennie, mint amennyit jelenleg megfigyelhetünk. Valami Biztosan megakadályozzák a csillagok elrepülését, és ezt hívták valaminek sötét anyag. Nem igazán tudták megmondani, milyen tulajdonságai lehetnek, kivéve azt, hogy gravitációs erővel kell rendelkeznie, és ennek elég kicsinek kell lennie. Valójában az univerzum túlnyomó többségének (bő 85%-ának) sötét anyagnak kell lennie. Ellenkező esetben a galaxisok nem maradhattak volna olyan sokáig, mint amilyennek látszanak. Szakítottak volna, mert nem lett volna elég gravitáció ahhoz, hogy a csillagok billióit a helyén tartsák.

Ami a tudományt illeti, az a baj azzal, amit nem tudsz megfigyelni, hogy nehéz sokat mondani róla. Mivel a sötét anyag nem lép kölcsönhatásba az elektromágneses erővel – amely a látható fényért, a rádióhullámokért és a röntgensugárzásért felelős – minden bizonyítékunk közvetett. A tudósok megpróbálták kitalálni a sötét anyag megfigyelésének módjait, és ennek elméletei alapján jóslatokat tenni, de nem sok sikerrel.

Lehetséges megoldás

Newton gravitációs elmélete meglehetősen jól magyarázza a legtöbb nagyszabású eseményt. A Yankees játék első dobásától a csillagképek mozgásáig mindent meg lehet magyarázni Newton elméletével. Az elmélet azonban nem bolondbiztos. Einstein általános és speciális relativitáselmélete például olyan adatokat magyarázott meg, amelyeket Newton elmélete nem tudott. A tudósok még mindig Newton elméletét használják, mert az esetek túlnyomó többségében működik, és sokkal egyszerűbb egyenletei vannak.

A sötét anyagot a newtoni fizika és az adatok összeegyeztetésének módjaként javasolták. De mi van akkor, ha a megbékélés helyett egy módosított elméletre van szükség. Ide lép be egy Mordehai Milgrom nevű izraeli fizikus. Kidolgozta a gravitáció elméletét (Modified Newton Dynamics vagy „Hold” röviden) 1982-ben, amely a gravitáció működését másképpen feltételezi, amikor nagyon gyengül, például a koronggalaxisok szélén.

Elmélete nem egyszerűen magyarázat a galaxisok viselkedése; azt jósolja őket. Az elméletekkel az a probléma, hogy szinte bármit meg tudnak magyarázni. Ha bemész egy szobába, és látod, hogy égnek a lámpák, akkor kidolgozhatsz egy olyan elméletet, amely szerint a nap kozmikus sugarai a rejtett tükrökbe ütköznek, és megvilágítják a helyiséget. Egy másik elmélet az lehet, hogy valaki megnyomta a villanykapcsolót. A jó elméletek és a rossz elméletek elkülönítésének egyik módja az, hogy megnézzük, melyik elmélet ad jobb előrejelzéseket.

A Mond legújabb elemzése azt mutatja, hogy lényegesen jobb előrejelzéseket ad, mint a hagyományos sötét anyag modellek. Ez azt jelenti, hogy bár a sötét anyag elég jól meg tudja magyarázni a galaxisok viselkedését, csekély előrejelző ereje van, és legalábbis ezen a téren alsóbbrendű elmélet.


Csak több adat és vita dönthet majd a sötét anyagról és a Mondról. Mindazonáltal, ha Mondot fogadnának el a legjobb magyarázatként, az megtörné a több évtizedes tudományos konszenzust, és sokkal normálisabbá tenné az univerzum egyik titokzatosabb jellemzőjét. Lehet, hogy egy módosított elmélet nem olyan szexi, mint a sötét, láthatatlan erők, de megvan az az előnye, hogy jobb tudomány.