Donkere materie - het gevoel groeit dat we steeds dichter bij de ware aard van dit ongrijpbare spul komen. We voeren tenminste een aantal experimenten uit die (op theoretische gronden) de capaciteit lijken te hebben om het te identificeren - en als ze dat niet doen ... nou, misschien is het tijd voor een heroverweging van het hele balspel.
Er zijn twee misschien wel vrij aparte vereisten voor donkere materie om onze huidige dataset en ons theoretische schema voor het universum te begrijpen. Ten eerste vereist het standaardmodel van de kosmologie (Lambda-Cold Dark Matter) dat 96% van het universum is samengesteld uit spullen van onbekende aard die niet direct kunnen worden waargenomen.
Ongeveer tweederde van dit onbekende spul kan onmogelijk materie zijn, omdat het blijkbaar groeit naarmate het universum groeit - dus noemen we het donkere energie. De resterende component die we donkere materie noemen, omdat het een component van de donkere kant vertegenwoordigt die zwaartekracht kan genereren. Maar dat is het ongeveer. In deze context wordt donkere materie aangeroepen om de wiskunde in evenwicht te brengen - binnen een reeks formules die de geloofwaardigheid al onder druk zetten door ons te vertellen dat 96% van het universum onzichtbaar en niet detecteerbaar is. Dus als dat alles was wat er te zeggen was voor donkere materie, zou je gerechtvaardigd zijn als je een beetje sceptisch bent.
Maar de tweede vereiste voor donkere materie is veel meer gebaseerd op geluidsobservatie en conventionele fysica. Melkwegstelsels - en de manier waarop sterrenstelsels clusteren en dynamisch interageren - hebben geen zin als ze zijn samengesteld uit alleen de zichtbare en andere bekende soorten materie die erin liggen. De Melkweg zelf roteert op een manier die ertoe zou leiden dat een groot deel ervan uit elkaar zou vliegen, als er geen extra onzichtbare materie was die extra aantrekkingskracht zou genereren. Er zijn dus goede redenen om te denken dat er echt iets anders zou kunnen zijn.
Er is een recente drukte geweest over donkere materie in dwergstelsels - hoewel het er grotendeels om gaat of donkere materiedeeltjes in het midden aan elkaar klonteren of dat het energetische deeltjes zijn die door de melkweg suizen. Blijkbaar passen de gegevens beter bij het laatste scenario, dat de heersende opvatting dat donkere materie ‘koud’ is en vatbaar voor klontering in twijfel trekt.
Een recente literatuurstudie over Arxiv biedt een uitgebreide dekking van de huidige status van de wetenschap van donkere materie. De eerste gegevens van het PAMELA-ruimtevaartuig, die een abnormale kosmische straalflux laten zien, moedigden speculatie aan dat dit het gevolg zou kunnen zijn van vernietiging of verval van donkere materie. Deze theorie kreeg geen brede steun, maar dergelijke speculatie werd recenter nieuw leven ingeblazen doordat FERMI-LAT onverwachte stromen van positronen (dwz antimaterie) vond - gevolgd door een aankondiging dat FERMI-LAT en andere telescopen een speciale zoektocht naar gammastraallijnen zullen ondernemen van vernietiging of verval van donkere materie. Hier wordt aangenomen - of op zijn minst verondersteld - dat donkere materie kan worden vernietigd in de hete, dichte en dynamische centra van sterrenstelsels, inclusief ons sterrenstelsel.
De ruimtewetenschap zou dus op zijn minst indirect bewijs kunnen leveren voor een van de grootste mysteries in de ruimtewetenschap - hoewel alle bevindingen tot nu toe op zijn best niet overtuigend zijn.
Op aarde gebaseerde experimenten zoeken naar meer direct bewijs van de deeltjesaard van donkere materie. De Large Hadron Collider is bijvoorbeeld op zoek naar tekenen van supersymmetrische deeltjessignaturen. De veronderstelde neutralino zou mooi passen bij de veronderstelde kenmerken van een deeltje met donkere materie (een deeltje dat zwak interageert met andere materie, heeft een neutrale lading, is stabiel over kosmische tijdschalen en heeft geen kleurlading), maar er zijn geen tekenen van de neutralino, of al het andere tot nu toe duidelijk supersymmetrisch.
Er zijn ook experimenten, zoals DAMA / LIBRA, diep in de kolenmijnen en dergelijke, die zijn ontworpen om zwak interactieve massieve deeltjes direct te identificeren - hoewel de bevindingen tot nu toe allemaal een beetje niet doorslaggevend zijn.
En ‘allemaal een beetje niet doorslaggevend’ is een verklaring die treffend de huidige stand van de wetenschap van donkere materie vertegenwoordigt - we blijven erop vertrouwen dat er iets is, maar (verplicht spelen op komende woorden) we blijven zoveel in het duister als altijd over wat het precies is.
Verder lezen: Capoziello et al. Het probleem met de ontbrekende materie: van het zoeken naar donkere materie tot alternatieve hypothesen.
