Mørk materie og mørk energi: Universets største mysterium

Du er mindre enn et stoff

Du er lagd av atomer. Atomer er lagd av protoner, nøytroner og elektroner. Disse er lagd av mindre partikler som kvark og leptoner. Lys interagerer med alt dette. Teleskoper kan se det. Det utgjør 5% av universet.

De andre 95%? Ingenting vi kan se. Ingenting vi kan berøre. Ingenting vi fullt ut forstår. Og dette mørkemennesket — denne usynlige infrastruktur som universets gravitet avhenger av — utgjør nærmest hele kosmos. Dette er mørk materie og mørk energi.

For astrofysikere er dette samtidig den vakreste og mest frusterende realiteten: de fleste av universet er helt hemmelighetsfullt.

Tall og trender

Forskning på mørk materie og energi er som alle-store feltene i fysikken i dag. Tusenvis av vitenskapsmenn jobber på problemet. Ingen har løst det ennå, men hver år kommer nye ledetråder.

Mørk materie: Universets usynlige skjelelett

I 1933 observerte astronomen Fritz Zwicky galaksegrupper som beveget seg for raskt. I henhold til Newtons lover skulle de flyss fra hverandre. Noe måtte holde dem sammen. Han konkluderte: det måtte være masser vi ikke kan se — 'dark matter'.

Hundre år senere er beviset overveldende. Galakser roterer for raskt for sin synlige masse. Når vi måler gravitasjonene fra galaksehoper, er de så sterke at de bare gjør mening hvis det finnes 5-10 ganger så mye materiale som vi kan se. Noe slukt ikke.

Mørk materie gir seg ikke av med lys. Den sendes ikke, den absorberer ikke, den reflekterer ikke. Den interagerer bare gjennom tyngdekraften. Det er som å lede et orkester med musikerne gjemt bak en tykk vegg — du kan høre resultatet, men ikke se dem.

Hva kan det være?

Er det kjente partikler som nøytrinoer som ikke interagerer med lys? Er det nye partikler som aldri har blitt funnet før — kanskje 'WIMPs' (Weakly Interacting Massive Particles)? Er det primordiale sorte hull fra Big Bang? Er det noe vi aldri har tenkt på?

Eksperimenter rundt omkring verden søker etter tegn. Deep Underground Laboratory i Nord-Dakota søker etter WIMP-kollisioner med atomkjerner. CERN sitt Large Hadron Collider forsøker å skape mørk materie-partikler i kollisjoner. Og hver dag blir vi smartere — og ikke noe nærmere svaret.

Mystikken er det som gjør moderne fysikk spennende. Vi vet at noe mangler, vi vet hvor mye som mangler, men vi vet ikke hva det er. Det er som å finne ut at halvparten av ditt hus er fylt med møbler du ikke kan se — men som står i veien.

Mørk energi: Universets akselerator

I 1998 gjorde astronomer en skandalende oppdagelse: universets utvidelse akselererer. I stedet for å bremse ned (som vi forventet), går det raskere og raskere. Noe skyver alt fra hverandre. De kallt det mørk energi.

Mørk energi er enda mer mystisk enn mørk materie. Det er ikke klumpet sammen som materie er. Det er jevnt fordelt gjennom hele universet. Det trykker (ikke trekker), og det virker ikke å ha noen struktur eller partikler. Det bare... finnes.

Cosmic inflation? Kvantum-vakuum-fluktuasjoner? Noe helt nytt? Selv Einsteins kosmologiske konstant (som han introduserte for 100+ år siden) passer empirien, men vi forstår ikke fysikken bak. Mørk energi og univers betyr at vi lever i et kosmos vi ikke forstår helt.

Konsekvenser for alt

Hvis vi ikke forstår mørk materie og energi, forstår vi ikke universet. Alle våre kosmologiske modeller, all forståelse av hvordan universet dannet seg og hvordan det vil ende — avhenger av å løse disse mysteriene.

Det er også filosofisk dypt. For de fleste av menneskehetens historie trodde vi at vi så universet — det ville være stjerner, planeter, lyset. Så oppdaget vi at vi ser bare en veldig liten del av det hele.

Men det gir oss håp. I 100 år trodde vitenskapsmenn at gravitasjonsbølger var umulige å måle. Nå måler vi dem. Kanskje på samme måte vil vi finne ut hva som utgjør det meste av universet vårt — og når vi gjør det, vil det være en av menneskhetens største vitenskapelige triumfer.

Din rolle i mysteriet

Du trenger ikke være astrofysiker for å bli fascinert av disse spørsmålene. Enhver gang du ser nattehimmelen, vet du at 95% av det universet du ser faktisk er usynlig. Det er både ydmykende og inspirerende.

Vitenskapen har uløste mysterier — virkelige, store, fundamentale spørsmål som tusenvis av mennesker jobber med uten å ha svar ennå. Kanskje kommer neste gjennombrudd fra et uventet sted. Kanskje kommer det fra deg.

For nå, nyt mysteriet. Universet nikker på deg med dets mørke. Og det er helt greit å ikke ha alle svarene — fordi selv de klokeste fysikerne våre har ikke dem heller. Det er hvor vitenskapen blir helt magisk.