Karanlık Madde (dark matter)

 
Karanlık Madde


Bildiğimiz madde (normal madde); atomlar, yıldızlar, galaksiler, gezegenler, ağaçlar ve kayalar, kısacası akla gelebilecek hemen her şey evrenin sadece yüzde 5’ine karşılık geliyor. Evrenin yüzde 25’i ise gözle görülemeyen karanlık maddeden oluşuyor.

Karanlık madde galaksilerin oluşmasını ve galaksilerdeki yıldızları bir arada tutan ek yerçekimini sağlar. Normal maddenin yerçekimi, yıldızları toplayarak galaksiler halinde bir araya getirecek kadar güçlü değildir. Evrende karanlık maddenin etkisi olmasaydı yıldızlar dört bir yana saçılacak ve milyarlarca yıldız içeren karanlık maddeyle kuşatılmış galaksiler oluşamayacaktı.

Normal madde, karanlık madde ve karanlık enerji pasta diyagramı

Einstein’ın görelilik teorisine dayanarak, yerçekiminin uzayı büktüğü (mercek etkisi) ve ışığın uzayda aldığı yolu uzatarak kütleli cisimlerin civarında zamanın akışını yavaşlattığı karanlık maddenin varlığını gösteren bir kanıttır. Keza uzayda birkaç milyar ışık yılı uzakta, arka plandaki yıldız ışığının, aradaki galaksilerin kütlesinin izin verdiğinden daha fazla büküldüğünü görülür; ekstra bükülmeye karanlık maddenin yol açtığı düşünülmektedir.

ATLAS dedektörle görünmez partikülleri içeren birçok proses ölçülebilmektedir. Örneğin, Z bozonların bozunmasıyla Standart Modelde bulunan nötrinoların oluşması prosesinde, bir çift nötrinoya bozunan Z bozonlarının sayısının, bozunan tüm Z bozonların beşte biri olduğu saptanmıştır. Şekil (a)’da görüldüğü gibi, görünmeyen partiküllerin varlığını tespit etmek ve enerji kayıplarını ölçmek için görünür bir obje (bu durumda bir foton) kullanılır.

Karanlık madde partiküllerinin varlığını belirlemek için çok benzer bir teknik kullanılabilir. Şekil (a)'daki proses uygulandığında, nötrinoların karanlık madde partikülleriyle, Z bozonunun da sıradan madde ile karanlık madde arasındaki jenerik bir mediatör (arabulucu) ile değiştirilmesiyle Şekil (b)' deki şema elde edilir.

(a) Bir foton iş birliği ile Z bozonun üretilmesi ve Z bozonun bir nötrino-antinötrino çiftine bozunması, (b) bir foton eşliğinde yeni bir mediatör (aracı) partikülün bir karanlık madde çifti verecek şekilde bozunması (Image: ATLAS Collaboration/CERN)


Beyaz dairenin içinde normal (görünür) madde yer alıyor. Onu saran koyu bölgede karanlık madde adayları var. Hiçbiri gerçek olmayabilir veya biri ya da bir kısmı gerçek olabilir. Şimdi bunlara bir de mikro kara delikler eklendi.


 Karanlık maddeye dair pek çok kanıtlanmış ve kanıtlanmamış teori vardır. Karanlık madde ile ilgili bilinenler:

·         Uzayda bir şey var
·         Yerçekimiyle etkileşime giriyor
·         Bu şey normal maddeden 5 kat fazla veya 5 kat daha ağırdır

Bu durumda karanlık madde egzotik parçacıklardan oluşuyor; çünkü bu üç şartı karşılamak için normal maddeden çok daha farklı ve sıra dışı özelliklere sahip olmak zorunda.

Karanlık madde neler olamaz:

·        Karanlık madde, yıldızlardan uzak bölgelerde yer aldığı için karanlık olan ve dolayısıyla göremediğimiz normal gaz bulutları olamaz; çünkü bu durumda en azından kızılötesi teleskoplar ve radyo teleskoplarla görebileceğimiz elektromagnetik dalgalar yayardı.

·        Karanlık madde antimadde değildir; çünkü antimadde normal maddeyle çarpışınca bu ikisi tümüyle enerjiye dönüşerek birbirini yok eder; bu tür patlamalar gama ışınlarına yol açarak kendini gösteriyor.

·        Karanlık madde kara delik olamaz; çünkü kara delikler karanlık olsa da normal maddeden oluşan yıldızların çökmesiyle ortaya çıkıyor ve bu nedenle yerçekiminden etkileniyor. Kara delikler içinden ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü yerçekimine sahiptir; dolayısıyla normal madde gibi davranarak genellilke galaksilerin merkezinde toplanır.

Karanlık madde, astrofizikte, elektromagnetik dalgalarla (radyo dalgaları, gözle görülebilen ışık, x-ışınları, vb.) etkileşime girmeyen, varlığı yalnız diğer maddeler üzerindeki kütle çekimsel etkisi ile belirlenebilen maddelere denir. Karanlık maddelerin varlığını belirlemek için gökadaların döngüsel hızlarından, gökadaların diğer gökadalar içerisindeki yörüngesel hızlarından, geri planda yer alan maddelere uyguladığı kütle çekimsel mercekleme özelliğinden ve gök adaların içerisindeki sıcak gazların sıcaklık dağılımından yararlanılır. İncelemeler, gök adalarda, gök ada gruplarında ve Evren'de, görülebilen maddelerden çok daha fazla karanlık madde olduğunu göstermektedir.

Karanlık maddelerin bileşenleri tamamen bilinmemekle birlikte, WIMP'ler, aksiyonlar, sıradan ve ağır nötrinolar, gezegenler ve sönmüş yıldızlara birlikte verilen isim MACHO'lar ile ışıma yapmayan gaz bulutlarından oluşur.

Evrendeki kütle çekimsel enerjinin incelenmesi sonucu, varsayılan toplam enerji yoğunluğunun sadece %4'ünün doğrudan gözlemlenebilir maddelerden oluştuğu gözlemlenmiştir. Yine bu toplamın %22'sinin karanlık maddeden oluştuğu hesaplanmaktadır. Kalan %74'ünün ise evrene dengeli bir şekilde yayılmış olan karanlık enerjiden oluştuğu kabul edilir.


https://tr.wikipedia.org/wiki/Karanl%C4%B1k_madde

13 Eylül 2019

GERİ (astrofizik)
GERİ (evren, evrendeki dünya)
GERİ (evrenin bileşenleri)
GERİ (evren)
GERİ (partikül fiziği standart model)
GERİ (standart modelin açıklayamadığı sorular)