Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Ymmärrä pimeä aine 6 minuutissa

Pimeä aine on universumin suuri arvoitus. Lähes 100 vuoden tutkimusten jälkeenkään siitä ei ole nähty jälkeäkään – siitä huolimatta, että sen olemassaolo kyetään mittaamaan. Tästä voit lukea lisää pimeästä aineesta.

Shutterstock

Universumi ei koostu vain tähdistä, planeetoista ja galakseista. Mukana on myös outo osapuoli, pimeä aine.

Outoa asiassa on se, että mittauksilla on voitu osoittaa pimeän aineen olemassaolo, mutta vieläkään ei tiedetä, mistä se koostuu, koska kukaan ei ole nähnyt sitä.

Tiedemaailma on etsinyt vastausta jo lähes 100 vuotta – toistaiseksi tuloksetta.

© M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia)/ESA/NASA

Pimeä aine numeroina

Tähtitieteilijät tutkivat pimeää ainetta. Kaikki Aurinkokunnan pimeä aine painaa luultavasti noin 100 biljoonaa tonnia.

  • 27 prosenttia

    universumin massasta koostuu todennäköisesti pimeästä aineesta, joka muun muassa pitää galaksit koossa.

  • 10^-21 kg

    arvellaan kuutiometrin pimeää ainetta painavan. Kaikki Aurinkokunnan pimeä aine painaa luultavasti noin 100 biljoonaa tonnia. Tiettynä hetkenä koko maailman väestössä on nanogramman verran pimeää ainetta. Sinun elimistössäsi sitä on luonnollisesti paljon vähemmän, mutta elämäsi aikana noin milligramma pimeää ainetta kulkee lävitsesi.

  • 1 sekunti

    alkuräjähdyksen jälkeen – niin pian arvellaan uuden teorian mukaan pimeän aineen syntyneen.

  • 85 prosenttia

    galaksijoukoista koostuu pimeästä aineesta. Galaksit muodostavat massasta vain 4 prosenttia ja kuuma kaasu loput 11 prosenttia.

  • 100-kertainen

    määrä pimeää ainetta sisältyy pieniin kääpiögalakseihin verrattuna sen suhteelliseen määrään tavallisen kokoisissa galakseissa.

  • 1 miljardi tonnia

    on primordiaalisen eli heti alkuräjähdyksen jälkeen syntyneen mustan aukon massa, vaikka se ei ole kooltaan protonia suurempi.

Tutkimus

Vuonna 2012 Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen Cernin hiukkaskiihdytin Large Hadron Collider (LHC) todisti Higgsin bosonin olemassaolon, joka sitä ennen oli ollut vain matemaattinen hypoteesi.

Nyt Cern aikoo kehittää uuden, paljon suuremman, kiihdyttimen todistamaan pimeän aineen olemassaolon.

Uusi kiihdytin, Future Circular Collider (FCC), on pituudeltaan 100 kilometriä, kun nykyisen LHC:n tunneli on vain 27 kilometriä.

Valtavan FCC:n tarkoitus on törmäyttää protoneja yhteen seitsenkertaisella voimalla verrattuna LHC:hen.

100-kilometrisen uuden tunnelin toivotaan tuovan pimeän aineen esiin törmäyttämällä protoneja.

© A. Pantelia/cern

Vallitsevan oletuksen mukaan pimeä aine koostuu superraskaista hiukkasista, jotka vaativat suunnattoman suuren voiman iskeytyäkseen toisiinsa ja luodakseen sellaisia yhteentörmäyksiä, jotka voisivat tarjota tutkijoille välähdyksen salaperäisestä pimeästä aineesta.

Tämänhetkisen suunnitelman mukaan Future Circular Collider on valmis vuonna 2035. Sen hinta on noin 24 miljardia euroa.

Virstanpylväät

Vuonna 1933 julkaistiin ensimmäinen teoria pimeästä aineesta. Sittemmin ilmiöstä on saatu tietoja teleskoopeilla ja hiukkasilmaisimilla.

  • © L. Jenkins (GSFC)/JPL-Caltech/NASA

    1933: Galaksijoukosta tuntui puuttuvan jotakin

    Astrofyysikko Fritz Zwicky havaitsi, että Coman galaksijoukon massa ei oikeastaan riittänyt pitämään joukkoa kasassa. Pelissä täytyi olla muutakin.

  • © ESA/Hubble

    1978: Pimeä aine vaikuttaa kierteisgalakseihin

    Kaksi amerikkalaistutkijaa huomasi, etteivät kierteisgalaksit kierrä Keplerin lakien mukaisesti. He vahvistivat idean "pimeästä aineesta”.

  • 2006: Galaksien kolarista ilmeni outo painovoima

    Kun Chandra-teleskooppi kuvasi Bullet Cluster -kaksoisgalaksijoukon törmäystä, saatiin todiste siitä, että joukkoja hallitsee pimeän aineen painovoima.

  • © NASA

    2008: Hubble toi asiaan lisävalaistusta

    Hubble-teleskooppi löysi todisteen pimeästä aineesta, kun sen havainnot osoittivat, että pimeä aine taivuttaa Abell 2218 -galaksin valoa.

  • © M. Postman (STScI) and the CLASH Team/ESA/NASA

    2012: Taittunut valo paljasti pimeän aineen

    Kanadalaistutkijat tarkkailivat pimeän aineen painovoiman vaikutusta galaksien valon taittumiseen ja laativat toistaiseksi laajimman kartan ilmiöstä.

  • © NASA

    2013: ISS:llä ehkä havaittiin pimeää ainetta

    Eräs teoria esittää, että positroneiksi kutsuttuja hiukkasia syntyy pimeän aineen törmäyksissä. Vuonna 2013 ISS rekisteröi 400 000 positronia.

  • © MIT

    2019: Hiukkaskiihdytin karsii ehdokkaita

    Yhdysvaltalainen hiukkaskiihdytin ABRACADABRA poisti hypoteettisen alkeishiukkasen, aksionin, pimeän aineen ehdokkaiden luettelosta.

Tulevaisuus

Laitteet tarkkailevat pimeää ainetta kilometrien syvyydessä

Yksi yleisistä teorioista esittää pimeän aineen koostuvan raskaista hiukkasista, joita kutsutaan nimellä weakly interacting massive particle eli WIMP.

Aiemmin tutkijat ovat yrittäneet todistaa WIMPien olemassaolon, mutta se ei ole onnistunut. Kolme hiukkasilmaisinta ryhtyy nyt selvittämään asiaa.

Ilmaisimet etsivät pimeää ainetta

Yhdysvalloissa, Kanadassa ja Kiinassa on sijoitettu erittäin herkkä hiukkasilmaisin useiden kilometrien syvyyteen maanpinnan alle. Näiden kolmen ilmaisimen on määrä todistaa pimeän aineen olemassaolo etsimällä teoreettisia, käsittämättömän pieniä ja minimaalisesti vuorovaikuttavia hiukkasia.

Lue myös:

Tähdet

Syyskuun lopulla: Supernovajäännös loistaa yössä

2 minuuttia
Maailmankaikkeus

Maailmankaikkeudessa on pimeitä aineksia

0 minuuttia
Maailmankaikkeus

Kaikkeuden kehityksestä kova kiista

13 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota