Größten Rätsel: Wo ist der Rest des Universums?

Anmerkung der Redaktion: Baten wir mehrere Wissenschaftler aus verschiedenen
Felder, was sie dachten, waren die größten Geheimnisse heute, und dann werden wir
ein paar, die auch in unseren Köpfen wurden hinzugefügt. Dieser Artikel ist eine von 15 in
LiveScience des "Größten Geheimnisse" Serie läuft jeden Wochentag.

Wissenschaftler versuchen, eine ausführliche Bestandsaufnahme der Materie und Energie im Kosmos zu schaffen, die in ein merkwürdiges Problem laufen – die überwiegende Mehrheit davon fehlt.

"Ich nenne es die dunkle Seite des Universums," sagte Michael Turner, ein Astrophysiker an der University of Chicago, unter Bezugnahme auf die großen Geheimnisse der dunklen Materie und dunklen Energie.

In der Tat hat nur 4 Prozent der Materie und Energie im Universum gefunden worden. Die übrigen 96 Prozent bleibt schwer fassbare, aber Wissenschaftler sind auf der Suche in den entferntesten Winkeln des Raumes und tiefste Tiefen der Erde, die zwei dunkle Rätsel zu lösen.

Fehlende Materie

Einsteins berühmte Formel "E = Mc ^ 2" beschreibt, Energie und Materie (oder Masse) als ein und dasselbe — Karten des Kosmos beziehen sich auf die Energie-Materie-Kombination als Energiedichte, kurz. Das Problem mit Erkennung von dunkler Materie, gedacht, um 22 Prozent des Universums Masse/Energie Kuchen ist, dass Licht nicht mit ihr zu interagieren.

Aber es den Schlepper der Schwerkraft aufweisen.

Erste Hinweise für die mysteriöse Materie entdeckt wurde vor 75 Jahren bemerkte Astrophysiker eine Anomalie in ein Durcheinander von Galaxien: die Galaktische Cluster hatte Hunderte Male mehr Anziehungskraft als es haben sollte, weit überwiegt seine sichtbare Masse von Sternen.

"Wir können die Bewegungen der Sonne und der Planeten sehr genau vorhersagen, aber wenn wir entfernte Dinge messen wir sehen Anomalien,", sagte Scott Dodelson, Astrophysiker am Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois. "Dunkle Materie ist derzeit die beste Lösung, obwohl wir noch nie etwas davon gesehen haben."

Ein weiteres Kennzeichen der dunklen Materie ist Gravitationslinsen, ähnlich dem Effekt von Licht durch ein Stück poliertem Glas. Massive Objekte wie die Sonne kann Licht beugen, aber riesige Wolken aus dunkler Materie "Bubbles" im Kosmos erstellen, vergrößern, verzerren und das Licht der Galaxien oder Sterne hinter ihnen zu duplizieren.

Gravitationslinsen ausgesetzt vor kurzem Beweise für die unsichtbaren Masse im Bullet-Cluster sowie einen Ring um einen Cluster von kollidierenden Galaxien ZwCl0024 + 1652 genannt.

Partikel-Jagd

Trotz der gespenstische Beweise habe Stücke der dunklen Materie noch von Forschern festgenagelt werden. "Bis wir tatsächlich Partikel entdecken, sind wir nicht doch zu Hause", sagte Dodelson.

Teilchenphysiker haben Neutrinos, die extrem leichte Teilchen sind, die Gießen Sie aus der Sonne und kaum in gewöhnlicher Materie interagieren, entdeckt aber Turner sagte, dass sie einen sehr kleinen Bruchteil der dunklen Materie im Universum ausmachen.

"Wir eines der Mitglieder der Bande, aber nicht der Anführer der Bande verhaftet," sagte Turner von Neutrinos. Er denkt, der Führer ist eigentlich ein WIMP: ein schwach interaktive, massive Teilchen. WEICHEIER sind leider bisher nur eine Theorie.

Das Denken geht, dass Weicheier sehr schwer sind, doch wie Neutrinos stoßen sie nur selten in die Materie ein nachweisbares Signal produzieren. Aber die Idee, dass WIMPS — wie theoretische Axion oder Neutrinos Partikel — kann Beule in sichtbare Materie überhaupt lässt Wissenschaftler hoffen.

"Dies ist eine Geschichte, die bald zu Ende sein kann", sagte Turner, feststellend, dass die kryogene dunkle Materie-Suche in den Sudan Fundgrube von Minnesota und andere Experimente unter der Erde empfindlich genug, um ein WIMP zu erkennen sein sollte.

Der Anti-gravity

Vielleicht ist das größte Geheimnis aller großen Cousin dunkle Materie, dunkle Energie.

Die unsichtbare Kraft wird gedacht, um eine groß angelegte "Anti-Schwerkraft," drängen auseinander galaktischen Cluster und die unerklärliche, beschleunigte Expansion des Universums verursacht werden. Turner denkt dunkle Energie ist das größte Geheimnis von allen – und ganz wörtlich, da Physiker davon aus, dass es 74 Prozent der Energiedichte im Universum ausmacht.

"So weit, die größte Errungenschaft mit dunkler Energie gibt es einen Namen," sagte Turner der schwer fassbare Kraft. "Wir sind wirklich ganz am Anfang dieses Puzzles."

Turner beschrieb dunklen Energie als "wirklich weird Stuff", am besten als eine elastische, abstoßende Schwerkraft, die in Partikel zerlegt werden kann nicht gedacht. "Wir wissen, was sie tut, aber wir wissen nicht, was es ist," sagte Turner.

Während Astrophysiker tief ins All schauen, um mehr Details über Auswirkungen der dunklen Energie zu sammeln, bemerkte Turner, dass theoretische Physiker erklären Schwerpunkt sind, wie die Kraft tatsächlich funktioniert. Und an dieser Stelle er scherzte, jeder Physiker Erklärung für dunkle Energie ist wahrscheinlich gut genug, zu prüfen.

"Wir sind in diesem sehr frühen Stadium, am Tatort der Existenz der dunklen Energie, wenn man so will," sagte Turner. "Es ist eine sehr kreative Zeit und jetzt ist die Zeit für Ideen."

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