Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Temná hmota se přestává schovávat

Temná hmota se ve slovníku současných fyziků a astronomů vynořila poprvé proto, aby pomohla zacelit nesrovnalosti v pozorování pohybu hvězd v některých typech galaxií.

Od té doby fyzikové v urychlovačích částic i ve vesmíru pátrají po čemkoliv, co by bylo možné za temnou hmotu označit. Rodí se již nejen představa jejích tajemných částic, ale i první mapy jejího rozmístění ve vesmíru.

Na počátku 20. století nahradil Albert Einstein (1879–1955) staré, Newtonem položené základy fyziky základy novými, relativistickými. Na krátkou dobu se zdálo, že vesmír přišel o většinu ze svých tajemství. Idyla však netrvala dlouho.

Sotva 20 let po Einsteinově epochálním vystoupení se ozval první hlas oznamující, že funguje-li gravitace podle Einsteinových zákonů, pak ve vesmíru, jak jej pozorujeme, něco nutně chybí.

Pro substanci, která si od té doby hraje s vědci „na schovávanou“, se vžil název „temná hmota“. Vědcům z několika vědeckých týmů se nedávno podařilo temnou hmotu nikoliv přímo „zapikat“, ale zahnat ji alespoň do kouta, z něhož se jí bude už těžko utíkat.

Kupka sena okolo jehly

„Hřiště“, na němž se hraje hra „na fyziku“, je vymezeno lépe, než jakékoliv jiné. Podle současných znalostí nepůsobí v přírodě jiné síly, než čtyři základní: silná a slabá jaderná interakce, elektromagnetismus a gravitace.

Vše, co můžeme pozorovat, musí být výsledkem „přetahování“ mezi nimi. Potíž, na níž poprvé narazil astronom Fritz Zwicky (1898–1974) ve 30. letech 20. století, spočívá v tom, že by měl existovat typ hmoty, která tato pravidla tak trošku ignoruje.

Tedy – neignoruje je zcela. Spíše s nimi hraje hru na schovávanou.

Záhadná „temná hmota“, která by podle současných výpočtů měla tvořit celých 23 % vesmíru, totiž neinteraguje (vzájemně nepůsobí) se světlem, ani s žádnou jinou vlnovou délkou elektromagnetického záření (např. rádiovými vlnami, mikrovlnami, infračerveným světlem, UV světlem atd.).

Stejně tak je na ni krátká i silná jaderná interakce. Pro pozorování tedy zbývají už jen poslední dvě za čtyř základních sil přírody: gravitace a slabá jaderná interakce.

Duch procházející zdí

Vědci si však velmi záhy uvědomili, že kandidáta na temnou hmotu je možné hledat i jinde, než mezi tzv. baryonovou hmotou.

Baryony, tedy částice tvořené ještě titěrnějšísi stavebními cihličkami, kvarky, v sobě koncentrují drtivou většinu hmoty, z níž je vytvořeno vše kolem nás.

Tedy všechno – „pouze“ to, co dokážeme vnímat nejen svými smysly, ale i prostřednictvím velmi delikátní přístrojové techniky. Temná hmota však musí mít zvláštní vlastnosti, díky nimž prochází skrze vše ostatní jako duch zdí.

V rodině doposud známých částic mají k takovým vlastnostem nejblíže neutrina. Ta jsou však podle všech současných měření příliš lehká na to, aby zapadala do matematických modelů. Řadu podobných vlastností by měli mít i další kandidáti v částicovém světě, tzv.

axiony, jejichž existence byla předpovězena již v roce 1977.  I přes velmi intenzivní pátrání se však tyto částice zatím nepodařilo objevit.

Slabé, ale hmotné

V modelech fyziků a kosmologů se proto velmi zabydlela představa neznámých částic, jež by měly vlastnosti velmi podobné neutrinům či axionům, byly by však podstatně hmotnější.

Těmto zatím pouze „vymyšleným“ částicím přezdívají fyzikové WIMPs, tedy „slabě interagující těžké částice“ („Weakly Interacting Heavy Particles“).

Pátrání po nich se věnuje řada vědeckých týmů světa a odehrává se ve dvou extrémních oblastech. První z nich jsou zemské hlubiny, většinou opuštěné doly, v nichž jsou umístěny přístroje, které by měly zachytit průchod Země skrze temnou hmotu.

Principem takových detektorů je kolize atomových jader krystalu s částicemi WIMP prostřednictvím slabé interakce.

Při takové kolizi by se měl vyzářit foton, a přítomnost částic WIMP se proto projeví jako slabý záblesk.  Druhou z oblastí, k níž se vědci obracejí, jsou procesy ve vesmíru.

V posledních měsících se z obou táborů vědců ozvaly novinky, které naznačují, že tajemné WIMPsy by se mohly přestat schovávat.

Let po proudu i proti němu

Detektory umístěné v hlubinách ověřují jeden základní předpoklad.

Celoroční pohyb Země okolo Slunce by totiž měl mít za následek, že část roku letí Země po směru, jinou část proti směru proudu částic WIMP. Tento drobný rozdíl by mohl být velmi citlivým detektorem zachycen jako slaboučký záblesk v aktivní látce detektoru.

První vlaštovkou byly výsledky, které detektor DAMA umístěný pod horou Gran Sasso takřka v samém středu Itálie přinesl již v roce 1998. Výsledky jediného experimentu však vědcům nikdy nestačí, a tak bylo třeba pátrat dál.

Skeptici namítali, že signál mohl být způsoben radioaktivními látkami, které se do podzemí dostaly spolu s tajícím sněhem.

Nové zprávy z hlubin

Od roku 2003 začaly z podzemí hory Grand Sasso přicházet další zajímavé zprávy.  Vylepšená verze DAMY s názvem LIBRA zachytává každoročně ještě silnější signál.

Nejvíce novinek však přinesl rok loňský, tedy rok 2011. Detektor CRESST II., umístěný taktéž pod horou Gran Sasso, zachytil během jednoho roku na 67 signálů, které nelze vysvětlit jiným způsobem, než interakcí s WIMPs.

K obdobným výsledkům došel i detektor CoGeNT v americkém dole Soudan ve státě Minnesota, který začal sbírat data v roce 2009. Po 442 dnech měření došli vědci k závěru, že záblesky, které vykazovaly specifické sezónní rozdělení.

„Je-li tomu skutečně tak, pak máme před sebou krásný příklad signálů, prozrazujících existenci temné hmoty,“ neskrývá nadšení mluvčí experimentu CoGeNT Juan Collar z University of Chicago.

  I když se výsledky měření Italů a Američanů neshodují přesně, všechny ukazují na „těžké“ částice v oblasti 7 – 20 gigaelektronvoltů.

A další zprávy z vesmíru…

Se zprávami z táborů pátračů po temné hmotě se v posledních měsících jako by roztrhl pytel. Tentokrát se však nejedná o výsledky pátrání v temných dolech, ale v hlubinách vesmíru.

Novinky přinesl zejména Fermiho vesmírný teleskop, jehož úkolem je propátrávat vesmír v oblasti vysokoenergetického gama záření, v níž by se částice WIMP měly nejsnadněji prozradit.

Vzájemné kolize částic WIMP by totiž musely nechávat stopy v podobě kaskády částic, na které by se díky srážce rozpadly.

Pozorování takových dějů však není jednoduché, zdrojem vysokoenergetického gama záření jsou ve vesmíru například pulzary či vybuchující supernovy.

„Částicová fyzika stojí a padá s pečlivou statistickou analýzou dat.

Data získaná z vesmíru je třeba statisticky prosévat ještě opatrněji, než data z pozemských experimentů,“ vysvětluje jeden z nejuznávanějších expertů na tuto problematiku Dan Hooper z Fermilabu v americkém státě Illinois.

Pohled na galaktické trpaslíky

Do pečlivé statistické analýzy se ve Fermilabu pustily hned dva týmy. První z nich, který vedl Johann Cohen Tanugi z univerzity v francouzském Montpellier, se věnoval analýze dat nashromážděných během dvou let pozorování deseti tzv. trpasličích galaxií obíhajících Mléčnou dráhu.

Druhý tým pod vedením Alexe Gehinger-Sametha a Savvase Koushiappase z Brownovy university z Rhode Islandu v USA se zaměřil také na trpasličí galaxii v okolí Mléčné dráhy. Vybrali si jich sice „jen“ 7, zato však analyzovali data ze 3 let pozorování.

I když oba týmy používaly jiný soubor dat a jiný způsob statistické analýzy, došly nezávisle na sobě k podobným závěrům. Pakliže tajemné částice WIMP skutečně existují, pak musejí být relativně těžké s energií okolo 40 gigaelektonvoltů.

Příliš málo paprsků

A jak k takovému závěru vědci došli?

„Kdyby byla každá částice temné hmoty malá a lehká, muselo by jich být ke způsobení nepřímo pozorovaných gravitačních efektů velké množství.  Kdyby jich však bylo tolik, muselo by proběhnout mnohem více srážek a my bychom zaznamenali mnohem více gama paprsků.

To se však nestalo,“ vysvětluje prof. Koushiappas.

Ani to však ještě neznamená vítězství. Řada proměnných může být totiž skryta v předpokladech, které podobný typ lovu vůbec učinily smysluplným.

„Kdyby se temná hmota rozpadala na částice, které Fermiho teleskop nedokáže odhalit, nebo kdyby se v době, kdy byl vesmír mladší a teplejší, pohybovaly rychleji, byla by jejich energie  stále pod hodnotou 10 gigaelektronvoltů,“ vysvětluje prof.

Hooper. Příběh lovu na částice temné hmoty tak má ještě stále řadu otevřených konců.

Počátky „temné kartografie“

Tím však nedávné pokroky v odhalování „temných“ stránek vesmíru nekončí. Kongres Americké astronomické společnosti, který se zde konal 8. – 12. ledna letošního roku, proto bude možná v budoucnu označen jako počátek „temné kartografie“.

Své výsledky při mapování distribuce temné hmoty ve vesmíru představilo hned několik týmů z prestižních světových vědeckých pracovišť.

Při budování svých map vědci využili možnost, že po temné hmotě lze pátrat tím nejtradičnějším způsobem, tedy pomocí gravitace.

Jelikož gravitace působí na všechny známé typy substancí ve vesmíru, lze skrze její viditelné působení na její neviditelnou příčinu alespoň usuzovat.

„Stačí“ přesně analyzovat distorze (zkreslení) světelných paprsků, které k nám vysílají vzdálené galaxie.

A jelikož spolu se pozorováním světla cestují astronomové vlastně zpátky v čase (často i miliardy let), dají se jejich „mapy“ vlastně nazvat čtyřdimenzionálním modelem.

První mapy temné hmoty ve 4D

„Je fascinující, že můžeme temnou hmotu vidět skrze „pokroucení“ časoprostoru.

Poznání, jakým způsobem je temná hmota ve vesmíru distribuována, je důležitým krokem k rozpoznání její povahy a následně toho, jak – a zda vůbec – zapadá do současné struktury fyzikálního poznání,“ popisuje své nadšení jeden ze spoluautorů jedné z map profesor Ledovic Van Waeberke z University of British Columbia v kanadském Vancouveru.

„Nastane díky poznání temné hmoty v budoucnu dominový efekt vědeckého pokroku? Povede k poznání povahy temné energie, jednotné teorii pole či Teorii Všeho, o níž fyzikové sní celá staletí?,“ klade důležité otázky budoucnosti Dan Hooper z Fermilabu.

Fritz Zwicky byl první, kdo se temné hmotě věnoval. (Foto: Wikimedia) 3D mapa distribuce temné hmoty podle údajů naměřených pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu. (Foto: NASA)
Související články
V mnohém připomíná Mléčnou dráhu s dostatkem materiálu pro vznik miliard hvězd. Jak se ale zdá, J0613+52 žádné hvězdy nemá. Je osamoceným chuchvalcem prachu a plynu unášeným vesmírem od počátku věků. Tak alespoň galaxie pojmenovaná J0613+52 na první pohled vypadá.   Tým vedený astrofyzičkou Karen O´Neilovou bizarní objekt vzdálený 270 milionů světelných let za pomocí […]
Sedíte, pijete kávu a držíte v ruce časopis (nebo mobil) s tímhle textem. A ani jste se nepodivili nad tím, jak je možné, že jste časopis/mobil ihned vnímali jako časopis/mobil, křeslo si nespletli se stoličkou a bezpečně rozpoznali svůj hrnek. Co na to říká mozek?   Identifikace objektů se nám zdá jako ta nejvíc samozřejmá věc pod […]
Pacienti s celiakií, pšeničnou alergií a intolerancí se konečně dočkají bezlepkového pečiva kvality konvenčního pečiva. Novou recepturu vyvinul tým výzkumníků společnosti Perník s.r.o., Mikrobiologického ústavu AV ČR, Výzkumného ústavu potravinářského Praha a firmy RADANAL s.r.o. Technologická agentura České republiky (TA ČR) podpořila tento projekt v rámci Programu EPSILON.   Bezlepková bageta je výsledkem čtyřletého výzkumného […]
Spasticita je stav zvýšeného napětí ve svalech, které vede k bolestem a křečím. Je jedním z projevů závažných onemocnění, jako jsou roztroušená skleróza, cévní mozková příhoda, nebo stavy po úrazech mozku a míchy. Základním lékem, který svalovou ztuhlost zmírňuje, je baklofen.   Podává se buď ve formě tablet, kde je jeho účinnost nižší, nebo v roztoku přímo […]
reklama
Historie
Diktátor rozpoutal petrželový masakr
Voják se sveřepou tváří ukáže spoutanému zajatci petržel. „Jak se to jmenuje?“ udeří na něj. Když ho jeho odpověď neuspokojí, pozvedá mačetu a nešťastníkovi se špatnou výslovností na místě setne hlavu.   Ostrov Hispaniola v karibském souostroví Velké Antily je velký přibližně jako Česká republika, ale o místo na něm se dělí dva státy. Napjaté vztahy […]
Zradil prokletý diamant Habsburky?
O luxusní šperky z aukční síně Christie´s je jako každoročně obrovský zájem. Tentokrát však doslova enormní. V katalogu se totiž vyjímá skutečný skvost – pod položkou číslo 710 je v něm zapsán „bezejmenný žlutý diamant o váze 81,56 karátu, zasazený mezi 15 malými brilianty“. Jeho vyvolávací cena činí 350 000 švýcarských franků.   Původ tohoto slavného diamantu […]
Bylo povinností královského lékaře kárat vládce?
Muž v taláru pospíchá ulicemi města. Lidé, které potkává, jej uctivě zdraví. Jako by je ani nevnímal, má práce nad hlavu. Teď ho čeká medicínská přednáška na lékařské fakultě, pak bude studenty seznamovat s taji astronomie a u dvora má naplánovanou audienci…   Vystudovat medicínu nebylo již ve středověku jen tak. Zájemce musel nejprve strávit […]
Fred Astaire: U filmu mu dali nejdřív košem
Elegán s graciézními pohyby tančí ve světle reflektorů. Miláček národa stále hledá partnerku, která mu bude důstojným protějškem. A pak jednoho dne spatří tu pravou. Světový film v tu chvíli získá legendu – duo Ginger a Fred.   Přistěhovalec z Rakouska Fritz Austerlitz (1868–1923) pracuje v pivovaru v americké Nebrasce a se svým životem je docela spokojený. […]
Zajímavosti
Skoky z mostu: Když se voda promění v beton!
Vedle skoku dalekého či vysokého existuje i skok hluboký, který je z nich kupodivu nejnáročnější a také nejriskantnější. Skáče se z vysokých budov, antén, útesů, dokonce i z hranice vesmíru, ale všechno to začne skoky z mostů.   Jejich tradice sahá minimálně do roku 1885 a koncem 19. století jsou nebezpečnou módou, se kterou úřady […]
Zápas století: Šachy, které rozhodují o politice
S trochou nadsázky jde o nejslavnější bitvu studené války. Proti sobě se postaví dva naprosto odlišní lidé, které spojují jen láska k šachům – ruský kliďas Boris Spasskij (*1937), muž, který si místo emocí zapálí cigaretu a jeho pravý opak, americká neřízená střela a bez přehánění tak trochu exot Bobby Fischer (1943–2008).   Šachová partie […]
Může nám půst prodloužit život?
Půst či hladovku lidé drží z různých důvodů. Někteří chtějí zhubnout, jiní proti něčemu protestují, případně jen dodržují kulturní či náboženské tradice. Co ale nejíst proto, abychom byli zdraví a žili déle? Funguje to, nebo je to nesmysl?   Myši v laboratoři italského profesora Valtera Longa (*1967) v Miláně se dožijí výrazně vyššího věku než […]
Mapinguari: Je nestvůra s tlamou na břiše jen mýtus?
Fascinující amazonská džungle nemusí skrývat jen dosud neznámé rostliny a „běžná“ zvířata. Možná se v ní potlouká tvor, se kterým byste se rozhodně setkat nechtěli. Podle některých popisů připomíná Bigfoota a i když jde podle všeho o legendu, reálný předobraz toto monstrum zřejmě opravdu má!   Pohybuje se prý pomalu a nenápadně a většinou zůstává […]
Záhady a napětí
Vrch Modla: Praktikovali zde Slované lidské oběti?
V národopisné oblasti Slovácka na jihovýchodě Moravy nalezneme zalesněný vrch Modla. Jedná se o jednu z dominant vrchoviny Chřiby a o místo, kde badatelé v minulosti objevili pozůstatky osídlení z doby železné a malé keltské sídlo z 2. století př. n. l. To je dnes historiky považované za bývalé kultovní místo. Co všechno se na něm odehrávalo?   […]
Bigfoot v Kazachstánu? Tamní farmáři tvrdí, že ho spatřili!
V odlehlé oblasti východního Kazachstánu si několik obyvatel všimlo něčeho neobvyklého. Farmáři řekli televiznímu kanálu 24.kz, že yetti krade jejich dobytek. Skutečně mají co dělat s legendárním kryptidem?   Jeden z místních farmářů na východě Kazachstánu je svědkem něčeho neskutečného. V noci ho vzbudí podivné zvuky a vyženou ven z postele. Dojde až ke své […]
Pátrání po biblických záhadách pokračuje: Zničil město Sodoma asteroid?
Slavný biblický příběh o zničení hříšných měst Sodoma a Gomora zná téměř každý. Až do současnosti si ale odborníci lámali hlavu nad tím, jestli si autor této části Bible událost vymyslel, nebo vycházel z něčeho, co se skutečně událo. Podle nejnovějších archeologických objevů se ale zdá, že se celá zkáza stala přesně tak, jak tvrdí Bible! […]
Do hlubin jeskyně Výpustek: Ukrývá největší krasové jezero u nás?
Před badatelem Josefem Urbánkem leží právě dokončená mapa. Zakreslená je na ní také obří vodní plocha. Urbánek totiž ve 20. a 30. letech minulého století postupně prozkoumal záhadnou jeskyni Výpustek. Údajně v ní objevil také přírodní unikát. Po něm se ale úplně slehla zem. Existuje vůbec a může nás k němu mapa přivést?      Rozlehlými prostorami […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Plastická chirurgie: Jak změnila život válečným veteránům?
21stoleti.cz
Plastická chirurgie: Jak změnila život válečným veteránům?
Těžké dělostřelectvo a kulomety způsobují zranění dosud nevídaná. Šrapnely odtrhávají kusy tváře. Jedovaté plyny poškozují tkáně. I „obyčejný“ požár nadělá pořádnou paseku… Zdá se, že osudem znetvořen
Česnekové brambory
tisicereceptu.cz
Česnekové brambory
Brambory vařené a pečené ve vývaru s česnekem mají znamenitou chuť. Můžete si je dát samotné nebo jako přílohu. Potřebujete 1,5 kg brambor 1 lžíci olivového oleje 50 g másla 2–3 stroužky česn
Perleťová óda na polibek Měsíce v podání Frederique Constant
iluxus.cz
Perleťová óda na polibek Měsíce v podání Frederique Constant
Hodinky Classics Elegance Luna jsou nejnovějším modelem z značky Frederique Constant. Vůbec poprvé v historii manufaktury navrhla měsíční fázi těchto hodinek dcera jejího vedoucího výzkumu a vývoje. D
Chystá se Burešová utéct ke konkurenci?
nasehvezdy.cz
Chystá se Burešová utéct ke konkurenci?
Nedávno herečka ze ZOO Eva Burešová (30) překvapivě ohlásila, že v seriálu končí. Jako důvod uvedla, že se chce více soustředit na hudební kariéru a rodinu. Možná je ale důvod úplně jinde. Do redakc
Unikátní expozice: Zbiroh, sídlo templářů
epochanacestach.cz
Unikátní expozice: Zbiroh, sídlo templářů
Před deseti lety zámek Zbiroh způsobil senzaci svou expozicí nazvanou Tvář Leonarda da Vinci – Příběh rytířského řádu templářů. Výstava trvala půl roku a většina jejích exponátů na místě zůstala, takže dnes může nová expozice znovu připomenout historii templářského řádu spojenou se zámkem. Výstavě dominuje takzvaná Lukánská deska – autoportrét Leonarda da Vinci, dílo, které
Bedřich Hrozný: Pokořitel chetitského písma se postaví také nacistům!
epochaplus.cz
Bedřich Hrozný: Pokořitel chetitského písma se postaví také nacistům!
Na chodbách panuje nezvyklý ruch, do pracovny rektora doléhají ostré německé povely. Rychle vstane a pohotově dokráčí před budovu, kde zmerčí, jak nacisté nakládají nebohé studenty na korbu auta. Vzduch okamžitě zaplní dunivý profesorský hlas. Cesta k úspěchu je trnitá a pořádně klikatá. Své o tom ví také Bedřich Hrozný (1879-1952). Vědec, jenž rozluští chetitské písmo,
Záhada smrti mladého krále: Opravdu padl v bitvě?
enigmaplus.cz
Záhada smrti mladého krále: Opravdu padl v bitvě?
V roce 1578 se střetla portugalská a arabská vojska v bitvě u marockého Ksár-el-Kebíru. V boji bylo portugalské vojsko takřka celé zničeno. Mezi padlými měl být „údajně“ i portugalský král Sebastián I
Přehled druhů těstovin: Kolínka, nebo mašličky?
panidomu.cz
Přehled druhů těstovin: Kolínka, nebo mašličky?
Nebo máte rádi jiné? Těstovin je tolik, že není snadné všechny vyjmenovat. Vždyť jich prý existuje víc než 300 druhů a ze všech se dají vykouzlit skvělá jídla. Pryč jsou doby, kdy jste v obchodě viděli tak nanejvýš kolínka, nudle a špagety. Teď je výběr tak široký, že je někdy těžké si vybrat. Můžete se rozhodovat
Mé ztracené dítě se objevilo a změnilo mi život
skutecnepribehy.cz
Mé ztracené dítě se objevilo a změnilo mi život
Tehdy jsem byla sama ještě dítě! Pozdě jsem litovala, že jsem své miminko dala k adopci, ale neměla jsem na výběr. Po letech si mě však našlo! Je to tak dávno, a přesto se na to nedá zapomenout! Stále to strašně bolí. Bylo mi šestnáct, když jsem se zamilovala do vojáka, který sloužil v našem městě. Myslela jsem
Tulou: Stavěli Číňané pevnosti pro 800 lidí?
historyplus.cz
Tulou: Stavěli Číňané pevnosti pro 800 lidí?
Život jim ztrpčují nájezdníci, loupežné bandy i rozmary počasí. Proto si lidé z etnické skupiny Hakka začínají ve středověku stavět podivuhodné domy, které je před všemi nástrahami mají ochránit. Byť tyto „pevnosti“ vypadají na první pohled jednoduše, jsou promyšlené do posledního detailu a z hlediska obranyschopnosti se vyrovnají evropským hradům…   První tulou, jak se těmto zvláštním
Losos plněný špenátem a sýrem
nejsemsama.cz
Losos plněný špenátem a sýrem
Losos je oblíbená a velmi zdravá ryba. S náplní z čerst­vého špenátu a výrazného ovčího sýra je to doslova lahůdka, použít ale samozřejmě můžete i jiný sýr. Potřebujete: ✿ 4 filety z lososa ✿ 200 g baby špenátu ✿ 100 g ovčího sýra ✿ 1 stroužek česneku ✿ pepř, sůl, koření na ryby ✿ olivový olej