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
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 […]
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 […]
reklama
Historie
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. […]
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 […]
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
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 […]
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 […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Muž četl moje myšlenky…
skutecnepribehy.cz
Muž četl moje myšlenky…
Lidé kolem nás mohou mít schopnosti, o kterých nemáme ani tušení. Na lázeňském pobytu jsem zažila něco neuvěřitelného. Stalo se to před necelými třemi lety, když jsem byla na měsíčním lázeňském pobytu po jedné komplikované operaci a potřebovala jsem čas na zotavenou. Nezapomenutelné setkání Během těch několika týdnů jsem tam poznala několik zajímavých lidí, ale
Vytvořte si svou rustikální nádobu
panidomu.cz
Vytvořte si svou rustikální nádobu
Zahradní koryta a kamenné nádoby jsou dnes velmi módní. Ale trh je prakticky vyčerpaný a nedají se téměř sehnat. Udělejte si jejich imitaci, která je téměř k nerozeznání od originálu. Ozdobte se zahradu vlastnoručně vyrobenými nádobami z umělého kamene. Můžete si ho udělat sami. Z hmoty, které se říká hypertufa. A co víc, můžete si vymyslet, jaký bude
Užitečný lógr: Hnojí, čistí i předpovídá budoucnost
epochaplus.cz
Užitečný lógr: Hnojí, čistí i předpovídá budoucnost
Než umyjete šálek, zkuste si rozmyslet, jestli by se vám kávová sedlina k něčemu nehodila. Můžete ji použít třeba na zahradě, při úklidu domácnosti, k vylepšení složení betonu nebo péči o pleť. V průmyslu ji testují na všechny možné způsoby a získává body v mnoha výrobních odvětvích. Když si milovníci mleté kávy vypijí svůj šálek,
Využijte sílu Měsíce
nejsemsama.cz
Využijte sílu Měsíce
Sluneční rytmus určuje roční období i to, jak se fyzicky cítíte. Měsíční fáze souvisejí naopak s vaším duchovním světem. Nejvíc energie cítíte při úplňku a po něm dochází k poklesu sil. Také, když se díváte v noci na stříbrný svit měsíce, cítíte fascinaci a údiv? Celá Země je spojena s jeho měnícími se tvářemi – přibýváním, úplňkem, ubýváním a novem. Úplněk Měsíc v úplňku má největší
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
Ruiny starobylého hradu Trosky: Co všechno mohou ještě skrývat?
enigmaplus.cz
Ruiny starobylého hradu Trosky: Co všechno mohou ještě skrývat?
Zříceninu hradu Trosky najdeme na vrcholu stejnojmenného kopce v okrese Semily v Libereckém kraji. Nachází se na území Chráněné krajinné oblasti Český ráj. Jde o jeden z našich nejnavštěvovanějších hr
Churchill chystal útok na SSSR
historyplus.cz
Churchill chystal útok na SSSR
„Vracím se s pevným přesvědčením, že jsme šťastně vykročili na cestě ke světovému míru,“ nechá se krátce po jaltské konferenci slyšet americký prezident Roosevelt. Setkání protihitlerovské koalice se podle něj vyvinulo více než dobře. To britský premiér Churchill je opatrnější. Tuší, že Rusové si demokracii interpretují po svém… Zatímco Evropa slaví konec největšího konfliktu v dějinách, britský
Původcem bolestí hlavy mohou být i přetížené zádové svaly
21stoleti.cz
Původcem bolestí hlavy mohou být i přetížené zádové svaly
Bolest hlavy trápí až 85 % dospělých, častěji se objevuje u žen a více než polovina pacientů bývá do věku 45 let. Nejčastěji se bolest hlavy, která není spojena s jiným onemocněním, například virózou,
Značka Goldbergh představila svou novou fitness kolekci v Miami stylu
iluxus.cz
Značka Goldbergh představila svou novou fitness kolekci v Miami stylu
Značka Goldbergh, oblíbená mezi milovníky sportovního oblečení, s hrdostí představuje svou nejnovější fitness kolekci. Tento rok je poprvé obohacena o kompletní řadu oblečení pro resort wear, což přin
Polévka z červené řepy, která zahřeje
tisicereceptu.cz
Polévka z červené řepy, která zahřeje
Opravdu zahřeje a dodá vám nálož vitaminů. Ozdobit ji můžete nejen smetanou a bylinkami, ale třeba také slunečnicovými semínky apod. Potřebujete 1 kg červené řepy 2 lžíce másla 1 cibuli 400 g
Co skrývala diagnóza pohlavní nemoci u Halle Berry?
nasehvezdy.cz
Co skrývala diagnóza pohlavní nemoci u Halle Berry?
Chvíle hrůzy si prožila herečka Halle Berry (57), které byla mylně diagnostikována pohlavní nemoc. Nakonec se ale jednalo o příznaky menopauzy. „Cítím, jako bych měla v pochvě břitvy,“ přiběhla tehd
Archeopark Modrá: Jak to vypadalo v dobách Velkomoravské říše?
epochanacestach.cz
Archeopark Modrá: Jak to vypadalo v dobách Velkomoravské říše?
Jak to vypadalo v dobách Velkomoravské říše, o tom se můžeme přesvědčit jen kilometr od poutního areálu ve Velehradě, v Archeoskanzenu Modrá. Představuje opevněné sídliště z dob Velké Moravy vybudované na základě skutečných archeologických nálezů přímo ze zdejší lokality. Prostor je členěn do několika tematických celků. Fortifikační část se věnuje typům dobových opevnění od hradeb ze dřeva a