Po čemu se razlikuju tamna materija i antimaterija

Ako zamislimo epsku video-igru sa omiljenim junakom kao likom, drugi lik koji se povremeno pojavljuje je njegov blizanac u ogledalu i sve čega se dotakne eksplodira.  A da bi se dodao dodatni nivo težine, igra uključuje misterioznu družinu slugu koji se kriju na svakom uglu, menjajući pravila igre, ali se nikada ne pokazuju.

Ako ove likove smatramo kao vrste materije, ova video-igra u osnovi predstavlja način na koji naš univerzum funkcioniše, objašnjava Dipangkar Duta profesor nuklearne fizike na Državnom univerzitetu Misisipi. 

Junak je obična materija, što je sve što možemo videti oko sebe. Antimaterija je ogledalski eksplozivni blizanac koga naučnici dobro razumeju, ali ga jedva mogu pronaći. A tamna materija su nevidljivi sluge. Ona je svuda, ali ne možemo da je vidimo, a naučnici nemaju pojma šta je to.

Uprkos sličnim nazivima, tamna materija i antimaterija su potpuno različite. Zanimljivo je da fizičari tačno znaju šta je antimaterija, ali nje gotovo nema. S druge strane, nemaju pojma šta je tamna materija, ali nje ima mnogo svuda.

Antimaterija: Blizanac u ogledalu

Sva uobičajena materija oko nas je napravljena od osnovnih gradivnih blokova koji se nazivaju atomi. Atomi imaju pozitivno naelektrisane čestice koje se nazivaju protoni, okružene sitnim negativno naelektrisanim elektronima.

Zamislite antimateriju kao suprotno naelektrisanog blizanca obične materije.

Sve čestice, poput protona i elektrona, imaju braću i sestre antimaterije. Elektroni imaju pozitrone, koji su antielektroni, dok protoni imaju antiprotone. Antiprotoni i pozitroni čine atome antimaterije, ili antiatome. Oni su kao slike u ogledalu, ali sa obrnutim električnim naelektrisanjem. Kada se materija i antimaterija sretnu, one se međusobno uništavaju u bljesku svetlosti i energije i nestaju.

Srećom, antimaterija je veoma retka u našem univerzumu. Ali neki posebni atomi obične materije, poput kalijuma, mogu se raspasti i proizvesti antimateriju. Na primer, kada jedemo bananu ili bilo koju hranu bogatu kalijumom, jedemo male količine ovih atoma koji proizvode antimateriju. Količina je premala da bi uticala na naše zdravlje.

Antimaterija je otkrivena pre skoro 100 godina. Danas naučnici mogu da stvaraju, skladište i proučavaju antimateriju u laboratoriji. Oni veoma dobro razumeju njena svojstva. Lekari je čak koriste i za PET skeniranje. Oni ubrizgavaju male količine atoma koji proizvode antimateriju u naše telo, i dok ovi atomi putuju kroz nas, skeniranje snima bljeskove svetlosti od uništenja antimaterije i obične materije. Ovaj proces omogućava lekarima da vide šta se dešava unutar našeg tela.

Naučnici su takođe otkrili da je kada je univerzum rođen, postojalo gotovo jednako mnogo materije i antimaterije. One su se srele i uništile. Srećom, samo malo više obične materije je preživelo da bi stvorilo zvezde, planete i sve nas.

Tamna materija: Nevidljivi sluge

Tamna materija je daleko misterioznija. Da li ste se ikada okretali veoma brzo na vrtešci? Ako jeste, znate koliko je teško ostati na njoj, a da ne padnete, posebno ako ste jedini na vrtešci.

Sada zamislite da je na toj vrtešci sa vama gomila nevidljivih sluga. Ne možete ih videti i ne možete ih dodirnuti, ali vas drže i sprečavaju da odletite dok se okreće super brzo. Znate da su tu jer je vrteška teža nego što izgleda i teže je gurnuti je i pokrenuti. Nevidljivi sluge se ne igraju niti razgovaraju bilo s kim; samo se motaju okolo, dodajući svoju težinu svemu.

Pre oko 50 godina, astronom Vera Rubin otkrila je sličnu misteriju u spiralnim galaksijama. Posmatrala je rotirajuće galaksije, koje su poput kosmičkih vrteški, i primetila nešto čudno: Spoljašnje zvezde u ovim galaksijama okretale su se mnogo brže nego što bi trebalo. Trebalo je da odlete u svemir kao varnice sa vatrometa. Ali nisu.

Bilo je kao da gledate decu na ringišpilu kako se kreću neverovatnom brzinom, ali nekako ostaju savršeno na mestu.

Jedino objašnjenje? Mora da postoji more nevidljive „stvari“ koja drži sve zajedno svojom dodatnom gravitacijom. Naučnici su ovu misterioznu materiju nazvali „tamna materija“.

Od tada, astronomi su primetili slično čudno ponašanje koje se dešava širom univerzuma. Galaksije unutar velikih jata kreću se na neočekivane načine. Svetlost se savija oko galaksija više nego što bi trebalo. Galaksije se drže zajedno mnogo više nego što sama vidljiva materija može da objasni.

Kao da naše kosmičko igralište ima ljuljaške koje se same kreću i klackalice koje se prevrću, a niko vidljiv ne sedi na njima.

Tamna materija je samo privremeno ime dok naučnici ne shvate šta je to. U proteklih 50 godina, mnogi naučnici sprovode eksperimente koji pokušavaju da detektuju tamnu materiju ili je proizvedu u laboratoriji. Ali do sada, nisu imali rezultata.

Ne znamo šta je tamna materija, ali je svuda. Mogle bi to biti neobične čestice koje naučnici još nisu otkrili. Moglo bi biti nešto potpuno neočekivano. Ali astronomi, posmatrajući koliko brzo se galaksije rotiraju, mogu reći da postoji oko pet puta više tamne materije nego sve obične materije u celom univerzumu.