По чему се разликују тамна материја и антиматерија

Ако замислимо епску видео-игру са омиљеним јунаком као ликом, други лик који се повремено појављује је његов близанац у огледалу и све чега се дотакне експлодира.  А да би се додао додатни ниво тежине, игра укључује мистериозну дружину слугу који се крију на сваком углу, мењајући правила игре, али се никада не показују.

Ако ове ликове сматрамо као врсте материје, ова видео-игра у основи представља начин на који наш универзум функционише, објашњава Дипангкар Дута професор нуклеарне физике на Државном универзитету Мисисипи. 

Јунак је обична материја, што је све што можемо видети око себе. Антиматерија је огледалски експлозивни близанац кога научници добро разумеју, али га једва могу пронаћи. А тамна материја су невидљиви слуге. Она је свуда, али не можемо да је видимо, а научници немају појма шта је то.

Упркос сличним називима, тамна материја и антиматерија су потпуно различите. Занимљиво је да физичари тачно знају шта је антиматерија, али ње готово нема. С друге стране, немају појма шта је тамна материја, али ње има много свуда.

Антиматерија: Близанац у огледалу

Сва уобичајена материја око нас је направљена од основних градивних блокова који се називају атоми. Атоми имају позитивно наелектрисане честице које се називају протони, окружене ситним негативно наелектрисаним електронима.

Замислите антиматерију као супротно наелектрисаног близанца обичне материје.

Све честице, попут протона и електрона, имају браћу и сестре антиматерије. Електрони имају позитроне, који су антиелектрони, док протони имају антипротоне. Антипротони и позитрони чине атоме антиматерије, или антиатоме. Они су као слике у огледалу, али са обрнутим електричним наелектрисањем. Када се материја и антиматерија сретну, оне се међусобно уништавају у бљеску светлости и енергије и нестају.

Срећом, антиматерија је веома ретка у нашем универзуму. Али неки посебни атоми обичне материје, попут калијума, могу се распасти и произвести антиматерију. На пример, када једемо банану или било коју храну богату калијумом, једемо мале количине ових атома који производе антиматерију. Количина је премала да би утицала на наше здравље.

Антиматерија је откривена пре скоро 100 година. Данас научници могу да стварају, складиште и проучавају антиматерију у лабораторији. Они веома добро разумеју њена својства. Лекари је чак користе и за ПЕТ скенирање. Они убризгавају мале количине атома који производе антиматерију у наше тело, и док ови атоми путују кроз нас, скенирање снима бљескове светлости од уништења антиматерије и обичне материје. Овај процес омогућава лекарима да виде шта се дешава унутар нашег тела.

Научници су такође открили да је када је универзум рођен, постојало готово једнако много материје и антиматерије. Оне су се среле и уништиле. Срећом, само мало више обичне материје је преживело да би створило звезде, планете и све нас.

Тамна материја: Невидљиви слуге

Тамна материја је далеко мистериознија. Да ли сте се икада окретали веома брзо на вртешци? Ако јесте, знате колико је тешко остати на њој, а да не паднете, посебно ако сте једини на вртешци.

Сада замислите да је на тој вртешци са вама гомила невидљивих слуга. Не можете их видети и не можете их додирнути, али вас држе и спречавају да одлетите док се окреће супер брзо. Знате да су ту јер је вртешка тежа него што изгледа и теже је гурнути је и покренути. Невидљиви слуге се не играју нити разговарају било с ким; само се мотају около, додајући своју тежину свему.

Пре око 50 година, астроном Вера Рубин открила је сличну мистерију у спиралним галаксијама. Посматрала је ротирајуће галаксије, које су попут космичких вртешки, и приметила нешто чудно: Спољашње звезде у овим галаксијама окретале су се много брже него што би требало. Требало је да одлете у свемир као варнице са ватромета. Али нису.

Било је као да гледате децу на рингишпилу како се крећу невероватном брзином, али некако остају савршено на месту.

Једино објашњење? Мора да постоји море невидљиве „ствари“ која држи све заједно својом додатном гравитацијом. Научници су ову мистериозну материју назвали „тамна материја“.

Од тада, астрономи су приметили слично чудно понашање које се дешава широм универзума. Галаксије унутар великих јата крећу се на неочекиване начине. Светлост се савија око галаксија више него што би требало. Галаксије се држе заједно много више него што сама видљива материја може да објасни.

Као да наше космичко игралиште има љуљашке које се саме крећу и клацкалице које се преврћу, а нико видљив не седи на њима.

Тамна материја је само привремено име док научници не схвате шта је то. У протеклих 50 година, многи научници спроводе експерименте који покушавају да детектују тамну материју или је произведу у лабораторији. Али до сада, нису имали резултата.

Не знамо шта је тамна материја, али је свуда. Могле би то бити необичне честице које научници још нису открили. Могло би бити нешто потпуно неочекивано. Али астрономи, посматрајући колико брзо се галаксије ротирају, могу рећи да постоји око пет пута више тамне материје него све обичне материје у целом универзуму.