Standardmodellen för partikelfysik är den bästa reflektionen av vår nuvarande förståelse för hur universum fungerar och hur det fungerar. Men den här modellen berör endast fem procent av vad som finns omkring oss, resten består av vad som kallas mörk materia och mörk energi som forskare bara blev medvetna om från indirekta data, från gravitationella interaktioner med föremål bestående av vanlig materia …
Och nyligen framlade en av fysikerna från Oxford University en ny teori enligt vilken mörk materia och mörk energi är manifestationer av samma faktor - den så kallade "mörka vätskan", som har en negativ massa, som fyller hela universum.
Mörk energi och mörk materia är begrepp som används för att ansluta "hålen" mellan den teoretiska delen (standardmodellen) och resultaten från faktiska observationer. Till exempel är rörelsen och fördelningen av galaxer i universum som observeras av astronomer om man bara tar hänsyn till massan av materia som kan ses. Och sedan 1930-talet har förekomsten av en osynlig extra mass jämförts med förekomsten av osynlig mörk materia.
Mörk energi är ett färskare koncept än mörk materia. Iakttagande av accelerationen av universums expansion, som upptäcktes 1998, har forskare lagt fram antagandet att det finns en faktor som är ansvarig för detta. Och denna faktor kallas mörk energi.
Nu är begreppen mörk materia och mörk energi, i kombination med teorin om standardmodellen, grunden för den nuvarande huvudsakliga kosmologiska teorin associerad med Big Bang och kallas Lambda-CDM. Termen "Lambda" i titeln betecknar mörk energi som en slags fysisk konstant, och förkortningen "CDM" står för kall mörk materia. Den låga "temperaturen" på mörk materia indikeras av fakta att den rör sig extremt långsamt och inte interagerar med vanligt material alls.
Fram till nyligen ansågs mörk materia och mörk energi som separata fenomen. Men några av forskarna har länge undrat om de inte är olika manifestationer av samma faktor? Den senare frågan är nyckelidén bakom en ny teori baserad på Lambda-CDM-modellen och framförd av Jamie Farnes, en astrofysiker vid University of Oxford.
Kampanjvideo:
Enligt den nya teorin om Farnes är 95 procent av universumets volym fylld med någon form av "mörk vätska", och mörk materia och mörk energi är bara olika manifestationer av det på fysisk nivå. Och denna teori beskriver förresten mycket väl några av egenskaperna hos de "mörka faktorerna" som tidigare inte kunde beskrivas av något annat.
Den "mörka vätskan" som fyller universum måste ha en negativ massa. Det låter som något från science fiction, men även från Newtons fysik är detta möjligt, än så länge bara hypotetiskt. Objekt med negativ massa måste ha helt unika och exotiska egenskaper. Sådana föremål måste skapa negativa tyngdkrafter genom att avvisa snarare än att attrahera andra föremål.
Om vi antar att rymden är fylld med "mörk vätska" med negativ massa, skulle dess negativa tyngdkraft skapa effekter som helt motsvarar de observerade fenomenen, för vilket begreppet mörk energi föreslogs. Och det som håller galaxerna tillbaka är inte den positiva tyngden från de mörka materiaklasterna, utan den negativa tyngdkraften hos den "mörka vätskan" som omger dem. Med andra ord är galaxer ett slags "bubblor" av vanlig materia som flyter i det kosmiska havet med "mörk vätska".
En av huvudfrågorna i den nya teorin är frågan om negativ massa, för vilken det fortfarande inte finns någon bekräftelse av dess existens. Men i sin teori påpekar Farnes att alla andra fysiska krafter också har negativa värden, så varför kan inte massa och tyngdkraft vara positiva och negativa? Det bör noteras att resultaten från några nyligen genomförda studier talar för den nya teorin, under vilken forskarna kunde få vätskor och partiklar som visar egenskaper på grund av deras negativa massa.
Den andra kontroversiella punkten i den nya teorin är att när universum expanderar bör tätheten för den "mörka vätskan" minska så mycket att effekterna av dess negativa massa bör upphöra att ha en påtaglig effekt på allt omkring den. Farnes förklarade detta med närvaron av en viss "skapande tensor" i sina ekvationer, enligt vilken ny materie med negativ massa konstant skapas i universum, vilket gör det möjligt att hålla tätheten för den "mörka vätskan" på en relativt konstant nivå hela tiden.
Om Farnes's teori är korrekt, är alla försök att jaga efter partiklar av mörkt material dömda till misslyckande i förväg, vilket är helt i överensstämmelse med resultaten från experiment som genomförts i denna riktning. Naturligtvis finns det mycket goda chanser att Farnes teori är långt ifrån verkligheten. Hursomhelst planerar Farnes och hans kollegor redan att använda Square Kilometer Array (SKA) teleskop för att göra observationer och söka efter några effekter som kan tjäna som bekräftelse av teorin om "mörk vätska", inklusive sökandet efter tecken på förekomsten av föremål med negativ massa i universum.
