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
Vůbec první přímý přenos rozmnožování mořských korálů v umělých podmínkách se podařilo zachytit vědcům z londýnského Mordenu. Cílem projektu laboratoře Coral Spawning Lab a společnosti Canon je porozumět životním cyklům těchto organismů klíčových pro udržení ekosystému na planetě a poskytnout informace a nástroje, které umožní je zachránit.   Laboratoř Coral Spawning Lab se zabývá záchranou […]
Lidští rodiče musí podstoupit nemalé oběti, aby si pořídili dítě. V těhotenství ženám rostoucí plod odčerpává živiny a při porodu je může i ohrozit na životě. Oba rodiče pak do dítěte investují nemalé finanční prostředky, svůj čas a často i nervy. V živočišné říši ovšem existují rodiče, kteří do svých potomků investují ještě více.   […]
Na jednom z 3000 m vysokých vrcholků v chilské poušti Atacama se tyčí 74 metrů vysoká ocelová konstrukce. Do pár let se z ní stane největší optický dalekohled světa s průměrem hlavního zrcadla přes 39 metrů.   Málokdo dostal k Vánocům 2023 sofistikovanější dárek než Extrémně velký dalekohled (ELT). Před koncem roku vyslala Evropská jižní observatoř (ESO) na 10 000 km […]
Existuje skupina onemocnění, v 95 % zatím neléčitelných, jimiž celosvětově trpí více lidí, než je pacientů s rakovinou a AIDS dohromady. Přesto jsou nazývána jako vzácná onemocnění, protože na každé z nich připadá jen několik stovek či desítek pacientů.   Vzácných onemocnění je známo okolo 7000 a v ČR jimi trpí půl milionu osob (a […]
reklama
Historie
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. […]
Palác makedonských králů: Navrhl ho autor jednoho z divů světa?
Kráčí s hlavou hrdě vztyčenou. Konečně se dočkal. Po násilné smrti svého otce Filipa II. je Alexandr Makedonský prohlášen králem. Ke slavnostnímu okamžiku přitom dochází v honosném paláci v Aigai, tehdejší metropoli království.   Velkolepé sídlo nechal vystavět už Alexandrův otec Filip II. (asi 382–336 př. n. l.). K dílu snad přizval věhlasného architekta Pythea […]
Galerie krásek: Na zdi se potkaly princezna s dcerou ševce
Za jeho vlády se z bavorského Mnichova stává centrum kultury a umění. Král Ludvík I. miluje malířství, sochařství i architekturu. Je ale také znalcem ženských půvabů a právě největším krasavicím své doby se rozhodne zasvětit celou obrazovou galerii.   Galerie krásek není v éře Ludvíka I. Bavorského (1786–1868) žádnou novinkou. Pyšnili se jimi vládci z […]
Zlato posledního inku nespasilo?
Na čele velkého inky Huayna Capaca se lesknou krůpěje potu. Špatně se mu dýchá, občas blouzní. Horečka ne a ne klesnout. Umírá náhle, pravděpodobně na neštovice nebo jinou nemoc, zavlečenou do Ameriky z Evropy.   Incká říše se po jeho smrti v roce 1527 rozdělí na dvě části – mezi prince Huáscara (asi 1490–1532) a Atahualpu […]
Zajímavosti
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 […]
Janet Parkerová: Poslední úder pravých neštovic
Je tomu 46 let, kdy v naprosté izolaci zemře poslední oběť pravých neštovic, britská fotografka Janet Parkerová (1938–1978). Stane se tak v době, kdy už mají být minulostí, protože svět po dlouhém boji oslavuje jejich oficiální vymýcení.   Je jí čtyřicet. S manželem Josephem mají dva psy a malý domek na předměstí Birminghamu. Pracuje jako […]
Kuna, kohout, jednorožec: Jak přišly státy ke svým symbolům?
Každá země má svoji vlajku, státní znak, hymnu… a většinou také symbolické zvíře! Jak ale vybrat to pravé?   Ocitli jste se na území dnešního Chorvatska v době středověku a musíte zaplatit daně? Peníze si nechte, platí se tu kunami – stačí je stáhnout z kůže! Kožešina z drobných šelem je natolik výhodným artiklem, že […]
Cesta kostí: Děsivá jízda po nejdelším pohřebišti světa!
Její oficiální označení, tedy R504, nic moc neřekne. Stačí se ovšem zmínit o „Cestě kostí“, jak je kolymská silnice přezdívána, a na povrch se začnou drát hrůzy, které její stavbu provázely. Podepsán pod nimi není nikdo jiný než Josif Vissarionovič Stalin.   Oblasti, kudy vede, se říká ledová poušť. Jde o jedno z nejchladnějších míst […]
Záhady a napětí
Záhada hliněné destičky z Turecka: Jaký rituál ukrývá text psaný neznámým jazykem?
Archeologové během loňských vykopávek v Turecku objevili hliněnou tabulku popsanou dosud neznámým mrtvým jazykem používaným před více než 3000 lety. Z doprovodného textu v chetitštině vyplývá, že tabulka zachycuje nějaký starověký rituál. Podaří se vědcům jazyk rozluštit a dávný rituál přečíst?   „Byl objeven nový indoevropský jazyk.“ Těmito slovy představuje vedoucí archeologických vykopávek Prof. Dr. […]
Mystérium jménem egregory: Jde o naše strážné anděly?
V uplynulých desetiletích se zrodilo mnoho nových esoterických konceptů pracujících s existencí nehmotné energie nebo rovnou bytostí, které žijí mimo dosah našich obyčejných smyslů. Mezi tyto bytosti patří i tajemné egregory. Jde o andělské bytosti, které nad námi bdí, nebo jsou spíš negativní povahy?   Váš život prochází turbulentním obdobím. Právě jste změnili práci a […]
Moře na pobřeží Texasu vyplavuje lahve použité při magických rituálech
Na texaských se plážích se v poslední době začaly objevovat záhadné „čarodějné lahve“, podle všeho jde o relikvie použité při magických rituálech. Velmi často tyto nádoby obsahují lidskou moč, vlasy, odstřižené nehty, rezavé špendlíky a další podivné objekty. Jak se do moře dostaly a k čemu měly sloužit?   Moře občas na pevninu vyplaví lecjaké […]
Tajemný hluk znovu udeřil! Co pronásleduje obyvatele severoirského městečka?
Je to záhada, která trvá už po desetiletí a se kterou si stále nikdo neví rady. Tajemný hluk vycházející z neznámého zdroje a pronásledující lidi z mnoha městeček a měst po celém světě je navíc pořád aktuálním problémem. To dokazuje i dosud nejnovější případ ze severoirského města Omagh. Co přesně trápí tamní obyvatele?   Nad severoirským městečkem, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Císař Napoleon III.: Cestu k moci mu umetla milenka
historyplus.cz
Císař Napoleon III.: Cestu k moci mu umetla milenka
Velkorysé ubytování, dobré jídlo, spousta času ke studiu. Na první pohled si Karel Ludvík Napoleon nemůže na pobyt v severofrancouzské pevnosti Ham stěžovat. Až na to, že zde má jako vězeň strávit celý zbytek života. S tím se však nehodlá smířit. Ve chvíli, kdy v pevnosti probíhají rekonstrukční práce, převleče se za zedníka a uteče! Ve vězení skončí
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
Po Královéhradeckém kraji za tradičními gastrospecialitami
epochanacestach.cz
Po Královéhradeckém kraji za tradičními gastrospecialitami
V Královéhradeckém kraji si každý najde to svoje! Pokud nejste milovníky lyžování nebo běžkování, nemusíte se bát, že byste se tady během zimních měsíců nudili. Přinášíme vám tipy na skvělé výlety, během nichž objevíte mnoho utajených koutů kraje. Když využijete veřejnou dopravu, neutratíte za výletování celou výplatu. Za svůj výlet se určitě nezapomeňte odměnit vyhlášenými
Na jaře hrozí záněty močových cest. Naštěstí jim lze předcházet
nejsemsama.cz
Na jaře hrozí záněty močových cest. Naštěstí jim lze předcházet
Záněty močových cest patří k častým onemocněním, která dokážou znepříjemnit život. Trpí jimi především ženy. Zvláště v jarních měsících může obyčejné prochladnutí skončit bolestmi a pálením při močení, zvýšenou teplotou a krví v moči. Jak se proti infekci účinně a jednoduše bránit? Buďte v teple Prostydnutí patří mezi rizikové faktory vzniku zánětu močových cest, proto si dejte pozor na prochladnutí zejména
Becherovka: Likér s chutí tajemství…
epochaplus.cz
Becherovka: Likér s chutí tajemství…
Mnoho světových značek si své výrobní postupy přísně střeží. Nejinak je tomu rovněž i v případě slavné, věhlasné Becherovky Original. Říká se, že její výrobní recepturu prý vždy znají pouze dva zaměstnanci. Ti v přesném poměru míchají směs přibližně dvaceti různých bylin a koření. Celkově se její přímou výrobou údajně zabývá jen dvacet lidí, i
Vzácná fosilie je podvod
21stoleti.cz
Vzácná fosilie je podvod
Sto let vzbuzuje italská zkamenělina plaza úžas, zejména svou výjimečně zachovalou kůží, která se u fosilií starých 280 milionů let takřka nevidí. Psalo se o ni v knihách i článcích, až nyní ji ale vě
Našel si mě v parku snad duch studenta?
skutecnepribehy.cz
Našel si mě v parku snad duch studenta?
Seděla jsem na lavičce a učila se na zkoušku. Najednou mě oslovil mladík a celou látku mi vysvětlil během chvíle. Pak se po něm slehla zem. Jako studentka vysoké školy jsem se ráda učila v parku nedaleko domova. Měla jsem tam svou oblíbenou lavičku, kde byl klid i hezký rozhled po parku. Cítila jsem se tam v bezpečí, i když musím říct,
Petr Martinák: Politiky nedělám, až na dva
panidomu.cz
Petr Martinák: Politiky nedělám, až na dva
„Publikum by mi neodpustilo, kdybych jim nedopřál aspoň dva prezidenty, kteří jsou pro každého imitátora skutečnou lahůdkou – a to jsou samozřejmě Václav Klaus a Miloš Zeman. Ostatní politiky fakt nedělám, protože to je nevděčné. A navíc máme takovou spoustu jiných, krásných hlasů“, prozradil populární bavič a imitátor Petr Martinák, který byl hostem březnového talk-show
Pikantní tuňáková pomazánka
tisicereceptu.cz
Pikantní tuňáková pomazánka
Nevíte, co si počít s konzervovaným tuňákem? Máme pro vás připravený opravdu chutný recept. Suroviny 1 velká tuňáková konzerva 1 větší červená cibule 2 lžíce citronové šťávy 4 lžíce jogurtu n
Létající město v Nigérii doprovázel i hluk: Žijí v něm džinové?
enigmaplus.cz
Létající město v Nigérii doprovázel i hluk: Žijí v něm džinové?
V březnu 2011 se v malé pohraniční vesnici Dulali v nigerijském státě Bauchi odehrává něco neuvěřitelného. Několik stovek tamních obyvatel bezprostředně po ranní modlitbě v místní mešitě na obloze spa
Svádí Tomešovou během natáčení?
nasehvezdy.cz
Svádí Tomešovou během natáčení?
Roztomilá herečka Michaela Tomešová (32) má mnoho tajných ctitelů. A to nejen mezi sledujícími na sociálních sítích, ale nejspíš i v hereckých řadách. Zakoukat se do ní dokonce měl i pohledný herec
Hennessy a iniciativa Sázíme Česko zakládají les budoucnosti
iluxus.cz
Hennessy a iniciativa Sázíme Česko zakládají les budoucnosti
České zastoupení značky Hennessy, ve spolupráci s iniciativou Sázíme Česko, nedávno prokázala, že udržitelnost je pro ně více než jen fráze. Během akcí, které se konaly 12. a 13. dubna, dokončila skup