Materi gelap menyusun sampai sekitar 23 persen dari seluruh isi massa-energi di alam semesta, meskipun kita tidak tahu apa itu atau belum melihatnya secara langsung (yang mengapa itu disebut "gelap"). Jadi bagaimana kita bisa mendeteksi hal itu dan ketika kita melakukannya, apa yang akan ia ungkapkan tentang alam semesta? Pada pertengahan Oktober, lebih dari 100 ahli kosmologi, fisikawan partikel dan astrofisikawan berkumpul untuk pertemuan yang disebut "Dark Matter Universe: On the Threshold of Discovery" di National Academy of Sciences 'Beckman Center di Irvine, CA. Tujuan mereka: untuk mengambil stok dari teori-teori terbaru dan temuan tentang materi gelap, menilai seberapa dekat kita untuk mendeteksi dan memicu disiplin diskusi dan kolaborasi yang bertujuan untuk menyelesaikan teka-teki materi gelap.Gambar di atas adalah salah satu peta yang paling rinci dari materi gelap di alam semesta yang pernah dibuat. Lokasi materi gelap (berwarna biru) yang disimpulkan melalui pengamatan galaksi jauh diperbesar dan terdistorsi terlihat pada gambar ini.
"Mencari tahu apa materi gelap telah menjadi masalah para astrofisikawan, kosmolog dan fisikawan partikel semua ingin menyelesaikan, karena materi gelap merupakan pusat pemahaman kita tentang alam semesta," kata Michael S. Turner - Rauner Distinguished Service Professor and Director of the Kavli Institute for Cosmological Physics di University of Chicago. "Kami sekarang memiliki hipotesis menarik, yaitu bahwa materi gelap terdiri dari WIMPs (ber pH Berinteraksi Partikel besar-besaran), partikel yang tidak memancarkan cahaya dan jarang berinteraksi dengan materi biasa. Setelah puluhan tahun mencoba untuk mencari tahu bagaimana untuk menguji gagasan bahwa materi gelap terdiri dari WIMPs, kami memiliki tiga cara untuk menguji hipotesis ini. Terbaik dari semua, seluruh metode tersebut mendekati mampu, baik untuk mengkonfirmasi atau menyanggah... "
Seorang kosmolog teoritis terlatih baik dalam fisika partikel dan astrofisika, Michael Turner menyebut "energi gelap" dan membantu mendirikan bidang yang menggabungkan kosmologi dan fisika partikel elementer. "Sepuluh tahun yang lalu," kata Turner, "Saya tidak berpikir Anda akan sudah menemukan bahwa astronom, ahli kosmologi, dan fisika partikel semua setuju bahwa materi gelap benar-benar penting. Dan sekarang, hal itu terjadi.. Dan semua dari mereka percaya, kita dapat memecahkan masalahini segera .Itu indah sekali mendengarkan fisikawan partikel menjelaskan bukti materi gelap, dan sebaliknya-astronom menjelaskan WIMPs sebagai materi gelap. Pada pertemuan ini tidak ada yang mengatakan, "Oh, saya tidak benar-benar percaya pada bukti. juga tidak ada yang mengatakan, "Yikes - bentuk baru dari materi. Itu gila.."
Maria Spiropulu - Profesor Fisika di California Institute of Technology yang juga bekerja pada eksperimen di Large Hadron Collider, dan sesama mantan di Enrico Fermi Institute, mengamati bahwa "Satu hal penting yang telah kita lihat pada pertemuan ini adalah persimpangan profesional ... batas yang telah dipisahkan peneliti di berbagai bidang di masa lalu Batas-batas yang ketat ini telah membatasi kosmolog, astrofisikawan dan fisikawan partikel, bagaimanapun, kini telah benar-benar mulai berbicara satu sama lain tentang materi gelap. Kita baru mulai dan bahasa kita - Cara berbicara satu sama lain - yang belum diselesaikan sehingga kita benar-benar memahami satu sama lain, tetapi kita berada di ambang penemuan sesuatu yang sangat penting bagi kita semua yang sangat penting karena kosmolog dan fisikawan partikel telah berbicara untuk waktu yang lama tentang bagaimana hal yang sangat besar dan sangat kecil mungkin bisa terkait. Dan sementara fisikawan partikel mempelajari hal yang sangat kecil dengan colliders (penumbuk partikel), kosmolog mempelajari galaksi dan miliaran dan miliaran bintang yang membentuk struktur skala besar yang kita lihat di alam semesta. "
"Konvergensi ruang dalam dan ruang angkasa benar-benar dimulai pada tahun 1980-an, kata Turner." Kembali kemudian dimulai dengan asal asimetri baryon, masalah monopol dan materi gelap pada tingkat lebih rendah. Fisikawan partikel setuju bahwa materi gelap adalah masalah nyata tetapi ia mengatakan, "Solusinya bisa astrofisika -. Bintang samar, 'Yupiter', lubang hitam dan sejenisnya" Ini merupakan perjalanan panjang untuk sampai ke tempat kita sekarang, yaitu di mana kita semua setuju bahwa solusi yang paling menarik adalah partikel materi gelap. Dan bahkan sampai hari ini, bidang yang berbeda masih, dalam arti, untuk mengenal satu sama lain. "
"Sebagai ahli kosmologi," kata Rocky Kolb, yang mempelajari penerapan dasar-partikel fisika alam semesta sangat awal, dan merupakan co-penulis dengan Michael Turner dari Alam Semesta Dini, buku teks standar pada fisika partikel dan kosmologi, "salah satu dari pekerjaan kami adalah untuk memahami dari apa alam semesta terbuat. Untuk pendekatan yang baik, galaksi dan struktur lain yang kita lihat di alam semesta terbuat terutama dari materi gelap.. Kami telah menyimpulkan ini dari bukti yang luar biasa, dan sekarang kita perlu menemukan apa sebenarnya materi gelap. kegembiraan sekarang adalah bahwa kita mendekati jawaban, dan hanya sekali dalam sejarah manusia seseorang akan menemukannya. Akan ada beberapa siswa atau tempat Postdoc atau pencoba yang akan terlihat dalam 10 tahun ke depan di data mereka, dan dari tujuh miliar atau lebih orang di dunia bahwa orang akan menemukan dari apa sebagian besar galaksi terbuat. Ini hanya akan terjadi sekali. "
"Cerita materi gelap dimulai dengan bukti fragmentaris yang ditemukan oleh Fritz Zwicky, seorang Amerika." kata Turner "Dia menemukan bahwa tidak ada bintang yang cukup dalam kluster galaksi yang diamati untuk menahan mereka bersama-sama.. Perlahan-lahan, lebih dipahami dan akhirnya materi gelap menjadi inti dari kosmologi Dan sekarang, kami telah menetapkan bahwa materi gelap adalah sekitar 23 persen dari alam semesta, materi biasa hanya 4 ½ persen,.. dan energi gelap adalah 73 persen, lainnya - yang merupakan teka-teki yang lebih besar ada di kosmologi masuk akal tanpa materi gelap Kami membutuhkannya untuk membentuk galaksi, bintang, dan struktur lain di alam semesta.. Dan itu benar-benar pusat kosmologi. Kita juga tahu bahwa tidak ada partikel yang diketahui dapat menjadi partikel materi gelap. Jadi, harus menjadi partikel baru . Hebatnya, hipotesis kami yang paling konservatif sekarang adalah bahwa materi gelap adalah bentuk baru dari materi -.. Seorang fisikawan esperimen partikel , Maria Spiropulu tertarik dalam mencari materi gelap di Large Hadron Collider di CERN (Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir), dan pertanyaan tentang materi gelap yang melintasi fisika partikel, astrofisika dan kosmologi. "
Maria Spiropulu menambahkan bahwa "Fenomena materi gelap ditemukan dari pengamatan astronomi. Kita tahu bahwa galaksi bersatu dan mereka tidak terbang terpisah, dan itu sama dengan kelompok galaksi.. Jadi kita tahu bahwa kita memiliki struktur dalam alam semesta. Apapun itu yang membuat di sana, dalam bentuk apapun itu, kita sebut bahwa materi gelap Ini adalah cara saya mengajarkannya kepada mahasiswa.. Ini adalah kisah fantastis. Ini masih misteri dan jadi "gelap," tetapi alam semesta dan struktur - galaksi dan segala sesuatu yang kita amati di dunia makroskopik - sedang diadakan bersama-sama karena itu ".
"Materi gelap mutlak pusat kosmologi, kata Turner," dan bukti untuk itu berasal dari pengukuran yang berbeda: jumlah deuterium diproduksi di big bang, latar belakang gelombang mikro kosmik, pembentukan struktur di alam semesta, galaksi kurva rotasi , lensa gravitasi, dan seterusnya. "
Apa materi gelap? Kita tidak tahu, namun para kosmolog, astrofisikawan dan fisikawan partikel eksperimen mengatakan mereka mendekati sebuah jawaban.mengetahui apa materi gelap kurang penting dibandingkan pekerjaan yang sudah dilakukan- mengukur pengaruh gravitasi pada materi biasa, memperkirakan berapa banyak alam semesta terbuat dari itu, dan menegaskan bahwa apa yang kita tahu tentang hal itu cocok dengan model standar kosmologi.
"Ada lima kali lebih materi gelap daripada materi biasa, dan keberadaannya memungkinkan kita untuk memahami sejarah awal alam semesta dari sup partikel tak berbentuk sampai di mana kita hari ini," kata Turner. "Jika Anda berkata," Kau tidak lagi memiliki materi gelap, 'model kosmologi saat ini kami akan runtuh. Kami akan kembali ke titik awal.. "
"Hipotesis bahwa materi gelap terdiri dari WIMPs - dan bahwa itu dihasilkan oleh partikel normal, katakanlah quark, di alam semesta awal - merupakan prestasi yang luar biasa dengan sendirinya, mengamati Kolb." Independen banyak rincian tentang apa terjadi di sana dan bagaimana hal itu terjadi, kami berharap bahwa Anda harus mampu membalikkan hal-hal dan menghasilkan WIMPs di akselerator partikel. Kami juga mengharapkan mereka harus memusnahkan hari ini di galaksi, yang kita harus mampu mendeteksi secara tidak langsung. Sekarang, itu masalah lain yang akan menjadi yang pertama untuk menemukan WIMPs. Ada kemungkinan bahwa itu akan menjadi 30 tahun lagi sebelum kita melakukan itu, tapi kita harus mampu melakukan sebuah deteksi -. Apakah itu langsung atau tidak langsung "
Marion Spiropulu menjawab bahwa "Dengan Large Hadron Collider, dan sebelum itu collider Tevatron, kami telah mengejar dan menargetkan calon materi gelap. Bagi kami, optimisme adalah karena LHC bekerja dan kami sedang mengumpulkan banyak data. Dalam model standar fisika partikel, ketika kita memperbesar untuk membantu menjelaskan bagaimana alam semesta dimulai dan berkembang, kita memiliki cerita itu adalah cerita matematika. Ini sangat baik untuk menjelaskan bagaimana kita bisa memiliki materi gelap.. Dan jika matematika akurat menggambarkan kenyataannya, maka LHC sekarang mencapai energi yang diperlukan untuk menghasilkan partikel materi gelap. Mendapatkan energi tinggi ini sangat penting, dan kami bahkan akan mengusahakan energi yang lebih tinggi. Ketika kami membangun model standar fisika partikel, kita terus mengatakan bahwa penemuan partikel berikutnya yang kita prediksi adalah 'di sudut kanan. "Dengan kata lain, kami tidak, dan kita tidak, terbang dalam gelap. Kami dipandu oleh sejumlah besar data dan pengetahuan,. dan sementara Anda mungkin berpikir ada kemungkinan tak terbatas dari apa yang bisa terjadi, data yang benar-benar mengarahkan Anda ke sesuatu yang lebih mungkin. Sebagai contoh, kami telah menemukan partikel Higgs-like yang diprediksi.. Jadi langkah besar berikutnya untuk bangunan pengetahuan adalah untuk menemukan sesuatu yang akan terlihat seperti supersimetri - hipotesis yang, jika benar, menawarkan kandidat yang sempurna untuk materi gelap Kami menyebutnya keajaiban, karena matematika bekerja. Tetapi cara alam bekerja, pada akhirnya, adalah apa yang Anda lihat di.. data. Jadi jika kita menemukan itu, tidak ada mukjizat. "
"Partikel Materi gelap, atau WIMPs," kata Turner, "tidak berinteraksi dengan materi biasa seringkali. Ini diambil 25 tahun untuk meningkatkan sensitivitas detektor kami dengan faktor satu juta,. Dan sekarang mereka memiliki tembakan yang baik dalam mendeteksi partikel materi gelap. Karena perkembangan teknologi, kita berpikir kita berada di titik puncak dari deteksi langsung Demikian juga untuk deteksi langsung.. Kami sekarang memiliki instrumen seperti satelit Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope) dan detektor IceCube (yang IceCube Neutrino Observatory di Kutub Selatan) yang dapat mendeteksi partikel biasa (positron, sinar gamma atau neutrino) yang dihasilkan ketika partikel materi gelap musnah, secara tidak langsung memungkinkan materi gelap untuk dideteksi. IceCube cukup besar untuk mendeteksi neutrino yang dihasilkan oleh anihilasi materi gelap di bawah sinar matahari. "
Menjawab pengamatan bahwa partikel materi gelap mungkin tidak terdeteksi, Turner mengatakan bahwa selama 20 sampai 30 tahun, ini gagasan bahwa materi gelap merupakan bagian dari teori terpadu telah menjadi Holy Grail dan telah menyebabkan hipotesis dan keyakinan bahwa partikel materi gelap terdeteksi. "Tapi ada generasi baru fisikawan yang berkata, 'Well, ada pandangan alternatif. Materi gelap sebenarnya hanyalah puncak gunung es dari dunia lain yang tidak berhubungan dengan dunia kita Dan aku bahkan tidak bisa memberitahu Anda tentang dunia itu.. Tidak ada aturan untuk itu dunia lain, setidaknya yang kita tahu belum. " Sayangnya, sudut pandang ini bisa benar dan bisa berarti solusi untuk masalah materi gelap masih sangat jauh, yang menemukan apa materi gelap sebenarnya bisa 100 tahun lagi.
Michael Witherell, Profesor Fisika di University of California, Santa Barbara, mengatakan bahwa alam tidak menjamin pengamatan, yang dikatakan Turner mendatang. Tapi itu kita memiliki hipotesis dan itu salah. Dan ada kesempatan baik itu benar. Sebuah "kesempatan baik" dalam bisnis ini berarti 10 persen atau 20 persen. * "Sangat mudah untuk mengatakan bahwa pengecut akan ditemukan " Satu dekade "kata Kolb.". LHC menyalakan sekarang. Ini akan menjadi tahun atau lebih sebelum mereka pada energi penuh, dan mereka dapat menjalankan beberapa tahun untuk mengumpulkan data. Sementara itu, satelit Fermi berada dalam ruang melakukan pengamatan. Dan kemudian kita memiliki percobaan bawah tanah: deteksi mungkin datang dengan XENON100 percobaan, salah satu materi gelap sekarang berlangsung di Italia tengah, atau beberapa penerus XENON100. Dalam sepuluh tahun, jika tidak ada indikasi supersimetri atau WIMP - baik dari deteksi langsung atau pencarian deteksi tidak langsung - maka akan menjadi perubahan besar. Sekarang, ada tidak akan menjadi satu percobaan pengumuman yang mengatakan, 'OK, mari kita lihat sesuatu yang lain. " Tapi jika sepuluh tahun dari sekarang tidak ada bukti, maka kita akan kemungkinan lain. Anda tidak bisa mengatakan bahwa sepuluh tahun yang lalu, atau bahkan lima tahun yang lalu. Hari ini, saya pikir Anda dapat mengatakan bahwa. "
"Saya pikir itu adil untuk mengatakan penemuan adalah 'di sudut," kata Spiropulu "Jika kita terus dengan pengecualian, maka kita harus datang dengan ide-ide yang lebih baik.. Kami melakukan semua ini karena kita ingin ciri materi gelap. Kami tidak hanya mengatakan, "Ini adalah materi gelap." Kami tidak ingin hanya mengatakan, "Alam semesta adalah." Kami ingin tahu persis apa yang terbuat dari. Kami ingin mengetahui dinamika dan apa yang melibatkan. Banyak pekerjaan yang di depan kita. Seseorang mengatakan bahwa itu tidak akan semudah menemukan Higgs. Nah, menemukan Higgs sangat trivial. Tentu saja, setelah kami menemukannya, ia pergi di kolam pengetahuan dan kemudian Anda berkata, "Yah, itu mudah."
"Ee perlu menemukan apa sebenarnya materi gelap. Kegembiraan sekarang adalah bahwa kita mendekati jawaban, dan hanya sekali dalam sejarah manusia akan seseorang menemukannya." kata Rocky Kolb.
Sumber:Dailygalaxy.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar