En osynlig civilisation kan existera precis under din näsa. Även om vi vet att vanlig materia bara ansvarar för 1/20 av universumets energi och 1/6 av den energi som transporteras av materien (och allt annat går på bekostnad av mörk energi), anser vi att vanlig materia är en mycket viktig komponent. Med undantag av kosmologer koncentrerar nästan alla människor sig på vanligt ämne, även om det ur energisk synvinkel inte är så viktigt.
Vanliga frågor är naturligtvis mer kära för oss eftersom vi är gjorda av det - som hela den konkreta världen där vi lever. Men vi är också intresserade av henne på grund av den rika mångfalden av hennes interaktioner. Interaktioner mellan vanligt ämne inkluderar elektromagnetisk, svag och stark - de hjälper materien att bilda komplexa täta system. Inte bara stjärnor, utan stenar, hav, växter och djur existerar tack vare de icke-gravitationella krafterna i naturen som ansvarar för interaktioner. På samma sätt som revelern är mer påverkad av alkohol än övriga komponenter i öl, så påverkar vanligt ämne, även om det bär en liten del av energitätheten, sig själv och miljön mycket mer märkbart än något som bara går förbi.
Den synliga saken som vi känner till kan betraktas som en privilegierad procentandel - mer exakt 15% - av materien. Inom näringslivet och politik påverkar 1% av människor beslut och regler, och de återstående 99% av befolkningen tillhandahåller infrastruktur och stöd - underhåller byggnader, håller städer igång och levererar mat. På samma sätt påverkar vanlig materia nästan allt vi observerar, och mörk materia, i dess överflöd och allestädes närhet, hjälper till att skapa kluster och galaxer, säkerställer bildandet av stjärnor, men har liten effekt på vår omedelbara miljö.
Strukturerna nära oss styrs av vanlig materia. Det ansvarar för rörelsen av våra kroppar, för energikällorna som driver vår ekonomi, för datorskärmen eller papperet som du läser på detta och för nästan allt du kan tänka dig. Om något interagerar på ett sådant sätt att det kan mätas, är det värt att uppmärksamma eftersom det kan påverka vår miljö.
Vanligtvis har mörk materia inte detta intressanta inflytande och struktur. Det antas att mörk materia är det lim som håller galaxer och deras kluster i amorfa moln. Men vad händer om det inte är det, och det bara är vår förspänning - och okunnighet, roten till förspänning - som orsakar våra missuppfattningar?
I standardmodellen finns det sex typer av kvarkar, tre typer av laddade leptoner (inklusive en elektron), tre typer av neutrino, partiklar som är ansvariga för alla krafter och den nyfundna Higgs boson. Tänk om världen av mörk materia, kanske inte så mycket, men också mångfaldig? I detta fall kommer interaktioner mellan mörk materia att vara försumbar, men en liten del av den kommer att interagera med krafter som liknar krafterna från vanlig materia. Standardmodellens rika och komplexa struktur av partiklar och krafter är ansvarig för många intressanta fenomen. Om mörk materia har en interagerande komponent kan det också vara inflytelserik.
Om vi var varelser bestående av mörk materia, skulle det vara fel att tro att alla partiklar av vanlig materia är desamma. Kanske människor som är gjorda av vanlig materia gör samma misstag. Med tanke på komplexiteten hos SM-partikelfysik, som beskriver de enklaste komponenterna i materia som vi känner, verkar det konstigt att anta att all mörk materia endast består av en typ av partiklar. Varför inte anta att någon del av den är föremål för sina egna interaktioner?
I det här fallet, precis som vanlig materia består av olika typer av partiklar, och alla dessa grundläggande beståndsdelar interagerar genom olika kombinationer av laddningar, kommer mörkt material också att ha olika beståndsdelar - och åtminstone en typ av sådana partiklar kommer att delta i icke-gravitationella interaktioner … SM-neutriner påverkas inte av elektrisk kraft eller starka interaktioner, till skillnad från de sex typerna av kvarkar.
Kampanjvideo:
På samma sätt är det möjligt att en typ av partiklar av mörkt material svagt eller inte interagerar med något annat än genom tyngdkraften, men cirka 5% av partiklarna upplever andra interaktioner. Baserat på studien av vanligt ämne kan vi säga att detta alternativ är mer troligt än det vanliga antagandet om förekomsten av en svagt samverkande partikel.
Det är ett misstag för utländska PR-människor att försöka samla kulturen i ett annat land och ignorera det faktum att det kan finnas mångfald i det som är uppenbart för deras eget land. Precis som en bra förhandlare inte antar övervägande av en sektor i samhället över en annan när man försöker jämföra olika kulturer, så borde en opartisk forskare inte anta att mörk materia inte är lika intressant som vanlig materia, och det saknar en mängd olika materier, liknande det vad som finns i vårt
Populärvetenskapsförfattaren Corey S. Powell, som rapporterade vår forskning i magasinet Discover, inledde sin artikel med att säga att han var en "lätt-materia-chauvinist" - och att vi alla är också. Han menade att vi tycker att den fråga vi vet är viktigare och därför mer komplex och intressant. Mycket liknande åsikter vändes av den kopernikanska revolutionen. Men de flesta insisterar på att deras syn och tro på vår betydelse motsvarar den verkliga världen.
Många komponenter av vanlig materia interagerar på olika sätt och påverkar världen på olika sätt. Så kanske har mörk materia olika partiklar med olika beteenden som påverkar universums struktur på ett mätbart sätt.
När jag först började studera delvis interagerande mörk materia, blev jag förvånad över att nästan ingen trodde att antagandet att endast vanlig materia uppvisar olika typer av partiklar och interaktioner är en arrogant illusion. Vissa fysiker har försökt att analysera modeller som "spegel mörk materia", där mörk materia upprepar allt som är typiskt för vanligt. Men sådana exempel är exotiska. Deras konsekvenser är svåra att kombinera med vad vi vet.
Flera fysiker har studerat fler kommunikationsmodeller för interaktion mellan mörk materia. Men de antog också att all mörk materia är densamma och genomgår samma interaktioner. Ingen medgav den enkla möjligheten att även om det mesta av den mörka materien inte interagerar med vanligt ämne, kan en liten bråkdel av det göra det.
En av orsakerna till detta är förståelig. De flesta tror att en ny typ av mörk materia inte kommer att påverka de flesta observerade fenomen om det bara är en liten bråkdel av mörk materia. Vi har inte ens kunnat observera den viktigaste komponenten i mörk materia, och det verkar för tidigt att ta itu med dess lilla komponent.
Men om vi kommer ihåg att vanligt ämne endast bär 20% av mörkerns energi, medan de flesta av oss bara märker det, kan vi förstå var denna logik är fel. Materia som interagerar genom kraftigare krafter som inte är gravitationella kan vara mer intressanta och mer inflytelserika än de mest svagt samverkande materier.
Detta är sant med vanlig materia. Trots sitt lilla antal är den alltför kraftfull när den krymper till täta skivor från vilka stjärnor, planeter, jorden och livet kan bildas. Den laddade komponenten av mörk materia - även om det kanske inte är så mycket av den - kan också krympa och bilda skivor, till exempel den synliga skivan i Vintergatan. Det kan till och med kondensera till föremål som ser ut som stjärnor. I princip kan en sådan struktur observeras, och det är kanske ännu enklare att göra än vanligt kallt mörkt material som är spridd i en enorm sfärisk gloria.
Med tanke på detta sätt växer antalet möjligheter snabbt. När allt är elektromagnetism bara en av flera icke-gravitationsinteraktioner som partiklar upplever i standardmodellen. Förutom kraften som binder elektroner till kärnor, upplever SM-partiklar svaga och starka kärnkraftsinteraktioner. I världen av vanlig materia kan andra interaktioner också existera, men de är så svaga på de energier som finns tillgängliga för oss att ingen ännu har observerat dem. Men även närvaron av tre icke-gravitationsinteraktioner antyder att icke-gravitationella interaktioner också kan finnas i den mörka sektorn förutom mörk elektromagnetism.
Kanske, förutom krafter som liknar elektromagnetiska, påverkas mörk materia också av kärnkrafter. Det är möjligt att mörka stjärnor kan bildas av mörk materia, där kärnreaktioner äger rum, på grund av vilka strukturer som bildas som uppträder på ett sätt som liknar mer vanlig materia än den mörka materien som jag har beskrivit hittills. I detta fall kan den mörka disken innehålla mörka stjärnor, omgiven av mörka planeter som består av mörka atomer. Mörk materia kan ha samma komplexitet som vanlig materia.
Delvis samverkande mörk materia ger grogrund för spekulation och inspirerar oss att utforska möjligheter som vi annars inte skulle ha sett på. Författare och filmskapare kan hitta alla dessa ytterligare krafter och konsekvenser som lurar i den mörka sektorn mycket lockande. De kan till och med föreslå att det finns ett mörkt liv parallellt med vårt. I det här fallet, istället för de vanliga animerade varelserna som slåss med andra animerade varelser, eller, i sällsynta fall, att arbeta med dem, kan varelser av mörk materia marschera över skärmen, vilket skulle dra hela handlingen på sig själva.
Men det skulle inte vara så intressant att titta på. Problemet är att filmskapare skulle ha haft svårt att filma ett mörkt liv som är osynligt för oss. Även om det fanns mörka varelser, skulle vi inte veta om det. Du kanske inte vet hur söt ett mörkt liv kan vara - och du kommer nästan inte.
Även om det är roligt att spekulera om möjligheterna i mörkt liv, är det mycket svårare att ta reda på hur man ska observera det - eller åtminstone upptäcka dess existens med omständigheter. Det är ganska svårt att hitta liv som består av samma komponenter som vi är, även om sökningen efter extrasolära planeter pågår. Men bevis på existensen av mörkt liv, om det finns, kommer att vara ännu mer svårfångade än bevis på att det finns ett vanligt liv i avlägsna världar.
På senare tid har vi kunnat observera gravitationsvågor från enorma svarta hål. Vi har praktiskt taget ingen chans att upptäcka graviteten hos en mörk varelse eller en hel armé av mörka varelser, oavsett hur nära de är oss.
Helst skulle jag på något sätt vilja kommunicera med den nya sektorn. Men om detta nya liv inte påverkas av de krafter vi känner kommer detta inte att hända. Även om vi delar tyngdkraften med dem, skulle ett sådant inflytande från ett enda objekt eller livsform vara för svagt för att upptäcka. Endast mycket stora föremål, till exempel en skiva i mjölkvägets plan, kan ge de observerade effekterna.
Mörka föremål eller mörkt liv kan existera mycket nära oss - men om den totala massan av mörk materia är liten, kommer vi inte att veta om det. Även med modern teknik, eller vilken teknik vi än kan föreställa oss, kan bara mycket specifika funktioner testas.”Skugglivet”, lika spännande som det är, kommer sannolikt inte att få konkreta konsekvenser och kan vara en förförisk men ouppnåbar möjlighet. Men det mörka livet är ett mycket löst antagande. Forskare kommer att ha inga problem att skapa det, men universum har många fler hinder för detta. Det är inte klart vilka av varianterna av kemiska interaktioner som kan stödja livet, och vi vet inte vilken typ av miljö som behövs för de varianter som kan göra det.
Men i princip kan mörkt liv existera, precis under näsorna. Men utan starkare interaktioner med vår världsfråga kan det ha kul, slåss, vara aktiv eller passiv - och vi kommer aldrig att veta om det. Intressant är emellertid att när det finns interaktioner i den mörka världen, oavsett om livet är involverat eller inte, kan de påverka strukturen på ett mätbart sätt. Och då kan vi lära oss mycket mer om den mörka världen.