W „Piątku Extra” Piotr Cieśliński pisze o możliwym potwierdzeniu hipotezy ciemnej materii w modelu WIMP. Mam sporo słabości do tego tematu, bo ciemna materia była gorąco debatowana gdy studiowałem.
Vera Rubin, twórczyni tej hipotezy, powiedziała ponoć w 1980 na pierwszym sympozjum o ciemnej materii, że zagadka powinna zostać rozwiązana w ciągu dekady. Nie została, choć było kilka fałszywych alarmów.
Studiując ruchy gwiazd w galaktykach Rubin odkryła, że to wszystko się powinno porozlatywać. A jednak jakaś siła trzyma galaktyki do kupy. Przyjęto założenie, że to dodatkowa materia, o której nic nie wiemy.
W najpopularniejszym wariancie to WIMP, czyli słabo oddziałujace masywne cząsteczki. Masywne – bo trzymają w kupie. Słabo oddziałujące – bo nic o nich nie wiemy.
Inne hipotezy mają też zabawne skróty. Alternatywna hipoteza to MACHO – masywny zwarty („compact”) obiekt halo. MACHO trzymałby galaktyki w kupie od zewnątrz.
Jeszcze jedna hipoteza to RAMBO – trwała („robust”) asocjacja masywnych obiektów barionowych. To hipoteza zakładająca, że ciemna materia jest mniej więcej taka sama, jak nasza (czyli barionowa), ale poupychano je w słabo widocznych skupiskach materii zbyt lekkiej, żeby ruszyła w nich synteza teremojądrowa, w rodzaju brązowych karłów czy samotnych planet.
To taki zabawny moment w dziejach nauki, w którym każda hipoteza jest dobra. Zapraszam oczywiście blogobywalców do peer review i zmiażdżenia moich wywodów (w takich sprawach lubię, gdy mi się wykazuje błędy, bo takie wykazanie jest ciekawą lekturą).
Na razie nie wiadomo, czy ciemna materia w ogóle istnieje, a jeśli już istnieje, to czy jako WIMP (nowy rodzaj cząstek elementarnych), czy jako MACHO (nowy rodzaj obiektów astronomicznych), czy jako RAMBO (istniejące obiekty astronomiczne, ale skitrane tak, że trudno je wykryć). Każdemu wolno gdybać.
Moja ulubiona hipoteza nie ma niestety fajnego skrótu. Na nią bym postawił swoje trzy grosze, ryzykując drwiny przyszłych pokoleń, które już znają odpowiedź.
To hipoteza MOND (zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej), zgodnie z którą nie ma żadnych wimpów ani maczo, tylko po prostu stareńki wzór papy Newtona na siłę grawitacji okaże się być tylko przybliżeniem sprawdzającym się w naszym najbliższym otoczeniu. W skali kosmologicznej jednak wzór wymagałby modyfikacji.
Lubię MOND z kilku przyczyn. Po pierwsze, intuicyjnie wydaje mi się naturalne to, że skoro już musieliśmy modyfikować inne wzory papy Newtona i akceptować to, że wszechświat się zachowuje dziwnie w skali kwantowej, to dlaczego akurat to sakramentalne gieemem przez er kwadrat mamy traktować jak wykute w kamiennej tablicy?
Po drugie, MOND załatwia też problem ciemnej energii. Ludzie czasem wymieniają ją jednym tchem z ciemną materią, a to błąd, bo cały witz w tym, że to zupełnie co innego.
Ciemna materia trzyma galaktyki w kupie, za to ciemna energia rozwala cały wszechświat. Wiadomo na pewno, że wszechświat rozszerza się szybciej, niż wynikałoby to ze znanych nam oddziaływań.
MOND rozwiązuje obie zagadki – nie ma ani tej materii, ani tej energii, za to po prostu z tym „przez er kwadrat” robi się różnie dla odpowiednio dużych er. Przy okazji wyjaśniamy też zagadkę anomalnej trajektorii sond Pioneer 10 i Pioneer 11, które zachowują się tak, jakby miały jakiś „ciemny silniczek”.
Problem z MOND jest taki, że po pierwsze, trudno o falsyfikujący eksperyment. Po drugie, prawo grawitacji odgrywa tak ważną rolę dla fizyki, że na wszelkie próby kwestionowania naukowcy reagują lakatosowsko – wymyślaniem ad hoc hipotez pomocniczych.
W gruncie rzeczy tym przecież są WIMP, MACHO i RAMBO. Używając metafory Lakatosa tworzą ochronny pas, który naukowcy roztaczają wokół twardego jądra swoich przekonań. Mechanika newtonowska to tak hardkorowe twarde jądro nauki, jakby AC/DC zaśpiewało piosenkę o zasadzie zachowania energii.
Nie jestem naukowcem. Zmodyfikowanie starego równania mnie nie przeraża. Ale naprawdę jestem ciekaw, czy dożyję wyjaśnienia zagadki.