ბარიონული და არაბარიონული ბნელი მატერია

ბარიონული ბნელი მატერია

 ბარიონულია ჩვენთვის ცნობილი ნორმალური ნივთიერება, მატერია, რომელიც შედგება პროტონების, ნეიტრონებისა და ელექტრონებისგან. არსებობს ბარიონული ანტიმატერიაც. ბნელი მატერიის მცირე ნაწილი(4-5%) ჩვეულებრივი ნივთიერებისგან(ბარიონული) შედგება, რომელიც საერთოდ ან თითქმის არ ასხივებს და ჩვენთვის უხილავი რჩება.

 ითვლება, რომ ასეთი კლასის ზოგიერთი ობიექტის არსებობა ექსპერიმენტულად არის დადასტურებული. ურთულესმა ექსპერიმენტებმა, დაფუძნებულმა გრავიტაციულ ლინზირებაზე, მეცნიერები ე.წ. მასიური და კომპაქტური ჰალოობიექტების აღმოჩენამდე მიიყვანა. ჰალოობიექტებს უწოდებენ გალაქტიკის პერიფერიებზე მდებარე ციურ სხეულებს. ამისათვის წლების განმავლობაში მილიონობით გალაქტიკებზე დაკვირვება საჭირო გახდა. როცა მასიური ობიექტი დამკვირვებელსა და შორეულ გალაქტიკას შორის ექცევა, გალაქტიკის ელვარება მცირე ხნით მცირდება(ან იზრდება, რადგან ბნელი სხეული გრავიტაციული ლინზის როლში გამოდის და გაფანტვის მაგივრად შეიძლება შეაგროვოს სხივები, როგორც ჩვეულებრივმა ოპტიკურმა ლინზამ). დეტალურმა კვლევამ შედეგი გამოიღო და ლინზირება დაფიქსირებულ იქნა. მასიური და ამავე დროს კომპაქტური ჰალოობიექტების ბუნება ბოლომდე არ არის გარკვეული. შეიძლება ესენი იყოს ჩამქრალი ვარსკვლავები(ყავისფერი ჯუჯები), ან პლანეტისმაგვარი ობიექტები, რომლებიც არ არიან დაკავშირებული სხვა ვარსკვლავებთან და დამოუკიდებლად მოძრაობენ გალაქტიკაში. ბარიონული(ჩვეულებრივი, გალაქტიკების, ვარსკვლავების, პლანეტების შემადგენელი მატერია) ბნელი მატერიის კიდევ ერთი წარმომადგენელია გალაქტიკურ გროვებში აღმოჩენილი გაცხელებული გაზი, რომელიც მხოლოდ რენტგენში ასხივებს და ხილულ დიაპაზონში არ ჩანს.

 ფლობს რა გრავიტაციულ ძალებს, ბნელი მატერია, როგორც მოქანდაკე, გალაქტიკებით სამყაროს ძერწავს და მის სტრუქტურას ქმნის. ზეგიგანტურ მასშტაბებზე გრავიტაცია ყველა სხვა ძალაზე დომინირებს. სურათზე წარმოდგენილია ჩვენი სამყაროს სტრუქტურის მოდელი 1,6 მილიარდი სინათლის წლის ზომით. მოდელი შეიქმნა 2005 წელს, პროექტ „ათასწლეულის მოდელირების“ ჩარჩოებში. ნათელი ადგილებით გალაქტიკური გროვებია ნაჩვენები.

არაბარიონული ბნელი მატერია

  არაბარიონული ბნელი მატერია ე.წ. WIMP-ებისგან უნდა შედგებოდეს(Weakly Interactive Massive Particles – სუსტად ურთიერთქმედი მასიური ნაწილაკები). WIMP-ების განსაკუთრებულობა იმაშია, რომ ისინი(მხოლოდ გრავიტაციით) ჩვეულებრივ მატერიასთან არ ურთიერთქმედებენ. იმიტომაც არიან ისინი ნამდვილი ბნელი მატერიის წარმომქმნელები და  იმიტომაც არის მათი აღმოჩენა ძალიან რთული. WIMP-ის მასა მინიმუმ ათჯერ მეტი მაინც არის პროტონისაზე. მათი ძებნა სხვადასხვა ექსპერიმენტების საშუალებით მიმდინარეობს ბოლო 20-30 წლის განმავლობაში. დიდი ძალისხმევის მიუხედავად WIMP-ები ახლაც არ არის აღმოჩენილი.

 თუ WIMP-ები არსებობს, მაშინ დედამიწა, მზესთან ერთად მოგზაურობს რა გალაქტიკის ცენტრის გარშემო, უნდა მოექცეს ასეთი ნაწილაკების წვიმაში. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ნაწილაკები თითქმის არ ურთიერთქმედებს ჩვეულებრივ მატერიასთან, მაინც უნდა არსებობდეს რაღაც მცირე შანსი ჩვეულებრივ ატომთან ურთიერთქმედებისა. სპეციალურ მოწყობილობებში, რომლებიც ძალიან ძვირი და ტექნიკურად ურთულესი ასაწყობია, შეიძლება დაფიქსირდეს სიგნალი. ასეთი სიგნალების რაოდენობა წლის განმავლობაში უნდა იცვლებოდეს, რადგან დედამიწა მზის გარშემო მოძრაობს და პერიოდულად იცვლის მიმართულებასა და სიჩქარეს WIMP-ებისგან შემდგარი ნაწილაკების „ქარის“ მიმართ. ექსპერიმენტული ჯგუფი DAMA, რომელის ლაბორატორია იტალიაში, მიწისქვეშაა მოწყობილი, იტყობინება, რომ დააფიქსირა წლიური ვარიაცია ასეთი სიგნალების მიღების დროს. თუმცა სხვა ჯგუფები არ ცნობენ ამ შედეგებს და საკითხი ისევ ღია რჩება(ბნელი მატერიის ქარი, როგორც ჩანს, მაინც უბერავს).
მიწისქვეშა ლაბორატორია იტალიაში.                                         DAMA-ს ერთ-ერთი დეტექტორი.

 WIMP-ების ძებნის სხვა მეთოდის მიხედვით, მილიარდობით წლების განმავლობაში სხვადასხვა კოსმოსური ობიექტები WIMP-ებს იჭერენ, რომლებიც მათ ბირთვებში გროვდებიან, ხოლო შემდეგ კი ურთიერთ ანიჰილაციას(ნაწილაკების და ანტინაწილაკების ერთმანეთთან შეჯახების მერე სხვა განსხვავებულ ნაწილაკებად გადაქცევის რეაქცია) განიცდიან და ნეიტრინოების ნაკადებს წარმოშობენ. ასეთი ნაკადების ძებნა, მიმართული დედამიწის ცენტრიდან გარეთ, მზისა და გალაქტიკის ცენტრის მიმართულებით, მიწისქვეშა და წყალქვეშა დეტექტორტებზე ხდება – MACRO, LVD(იტალია),NT-200(რუსეთი, ბაიკალის ტბა), SuperKamiokande(იაპონია), AMANDA( სამხრეთ პოლუსი), თუმცა აქაც არ არის მიღწეული რაიმე შედეგი.

LVD(იტალია).

ნეიტრინული ტელესკოპი(ბაიკალის ტბა, რუსეთი). დეტექტორები ბაიკალის ტბაში.

 WIMP-ებს ელემენტარული ნაწილაკების ამაჩქარებლებზეც ეძებენ. აინშტაინის ცნობილი განტოლების მიხედვით Е=mс2, ენერგია მასის ექვივალენტურია. შესაბამისად, ნაწილაკის აჩქარებით(მაგალითად პროტონის) და მისი სხვა ნაწილაკთან შეჯახებით, შეიძლება გაჩნდნენ სხვა ნაწილაკების წყვილები და ანტინაწილაკები(მათ შორის WIMP-ებიც), რომელთა საერთო მასა შეჯახებული ნაწილაკების საერთო ენერგიის ტოლი უნდა იყოს. არც ასეთმა ექსპერიმენტმა გამოიღო დადებითი შედეგი.

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *