Patricia Burchat qaranlıq maddəyə işıq tutur

Bir parçacıq fizikaçısı olaraq təməl parçacıqları və onların ana etkileşimlerini araşdırıram. Akademik kariyeram boyunca, ən kiçik ölçüdə maddələri araşdırmaq üçün; Standford Universitetindəki, yolun irəlisindəki elektron sürətləndiricisi kimi parçacıq sürətləndiricilər istifadə etdim. Ancaq son zamanlarda maraq ən böyük ölçüdə, kainata istiqamətli. Çünki sizə də izah edəcəyəm ki, ən kiçik və ən böyük ölçüdə suallar əslində bir-birləriylə olduqca elin idili. Sizlərə, kainatı 21. əsrdə necə qəbul etdiyimizdə, kainatın nələrdən ibarət və təbiət elmlərindəki əhəmiyyətli sualların nələr olduğundan bəhs edəcəyəm heç olmasa bəzilərindən ...

Yaxın keçmişdə fərqinə vardıq ki kainatdakı adi maddələr ... Sıravi maddə deyərkən sizdən və özümdən, planetlərdən və ulduzlardan, gökadalardan bəhs edirəm. Bu maddələr kainatın məzmununun yalnız yüzdə bir neçəsini meydana gətirir. Kainatdakı maddələrin az qala dörddəbiri və ya az qala dörddə görünməyən şeylərdən meydana gəlir. Görünməzlər qəsdim, elektromaqnetik tayfı soğurmuyor, Elektromaqnetik tayfta işıldama etmir. Əks etdirmir. Bir şeyi ölçmək üçün elektromaqnetik tayf istifadə ancaq bu maddə onunla etkileşmiyor. Heç bir şəkildə etkileşmiyor. Yaxşı bu maddəni necə görürük? Var olduğunu, kütlə çəkilişi təsirlərindən ötəri bilirik. Hətta, bu qaranlıq maddə, kainatdakı kütlə çəkilişinə böyük ölçüdə hökm edir. Buna dair dəlili də sizə izah edəcəyəm.

Tort qrafikinin geri qalanına nə oldu? Tortun geri qalanı son dərəcə sirrli bir cisim olan "qaranlıq enerji". Ondan daha sonra bəhs oldumu? Hələlik qaranlıq maddənin varlığının dəlilini baxaq. Bu gökadalarda, xüsusilə bunun kimi sarmal gökadalarda, ulduzların dixilindəki maddənin çoxu gökadanın mərkəzində sıxlaşar. Bu ulduzların böyük kütləsi bütün ulduzları gökadanın içində dairəvi orbitlərdə məbləğ. Yəni bunun içində, belə dairəvi dönən ulduzlar var. Fizika Darıxmışam bu sizlərin də sezinleyebileceği bir şey: Mərkəzə yaxın olan ulduzlar mərkəzdən uzaq olanlara görə daha yüksək sürətdə dönər.

Yəni əgər ulduzların çizgisel süratlerini ölçerseniz kenardakilerin İçəridəkilərin nisbətlə daha yavaş olduğunu görərsiniz. Digər bir deyişlə, əgər sürəti mərkəzdən uzaqlığın bir funksiyası olaraq ölçersek - Narahat olmayın yalnız bir dəfə əyri göstərəcəyəm - sürəti gökadanın mərkəzindən uzaqlaşdıqca azalmasını gözləyirik. Bu ölçümləri etdiyimizdə, beklentimizin əksinə sürəti sabit qaldığını görürük. Uzaqlıqdan müstəqil. Əgər sürət sabitse, bu çöldəki ulduzların bizim görmədiyimiz bir maddə üzündən yaranan kütlə çəkilişindən təsirləndiyi mənasını verər. Əsasında bu və digər gökadalar, görünməyən bir qaranlıq maddə buludunun içində basdırılmış dayanırlar. Və bu maddə buludu əhatə etdiyi gökadadan daha qlobal, hətta gökadadan daha da geniş bir sahəyə yayılır. Yəni biz gökadanın özünə ilişərkən, əslində orada bir qaranlıq maddə buludu var və bu maddə gökadanın quruluşunu və dinamiklərini idarə edir.

Gökadalar kosmosda təsadüfi serpiştirilmemişlerdir, öbeklenmeye çalışarlar. Göstərdiyim çoxluq əslində olduqca bilinən bir nümunə: Saç hini. Və bu çoxluq minlərlə gökadadan meydana gəlir. Onları ağ, bulanıq, ellips bənzər şeylər olaraq görürsünüz. Bu gökada çoxluqlarını indi də baxsaq 10 il sonra da baxsaq eyni görünərlər. Ancaq içlərindəki gökadalar əslində həddindən artıq yüksək sürətə hərəkət edirlər. Bunlar çoxluğun kütlə çəkiliş potensial quyusunun ətrafında dönürlər. Yəni bütün bu gökadalar hərəkət halındadırlar. Bu gökadaların süratlerini, çizgisel sürətlərini ölçə bilər və bu çoxluqda nə qədər maddə olduğunu hesablaya.

Və yenə, görürük ki cəmi kütlə, gözlə gördüyümüz gökadaların cəmindən daha çox çıxır. Əgər elektromaqnetik tayf digər hissələrinə baxsaq bu çoxluqda çox çox qazın olduğunu da görürük. Ancaq bu qazlar əskik kütləni qarşılaya qədər kütləyə sahib deyil. Görünüşə görə bu çoxluqda sıravi maddənin, on misli qədər, görünməyən, qaranlıq maddə mövcud. Tamam mı? Əgər bu qaranlıq maddəni daha birbaşa gözlemleyebilseydik çox yaxşı olardı. Buraya bu böyük mavi baloncuğu onun burada olduğunu xatırlatmaq üçün qoyuram. Daha canlı görə bilirikmi? Bəli, görə bilirik.

İndi, sizə bunu necə etdiyimizi göstərəcəyəm. Burada bir müşahidəçi olsun: Bu bir göz ola bilər, bir teleskop ola bilər ... Və fərz edək ki, burada bir yerlərdə bir gökada olsun. Gökadayı necə görürük? Gökadadan bir işıq şüası, kainatın içində sizin gözünüzə gəlmədən əvvəl bəlkə milyardlarla il yol qət edər deyilmi? Yaxşı, gökadanın harada olduğunu necə təsbit edə bilərik? İşıq şüasının sizin gözünüzə gəldiyi istiqamətdən təsbit edirik. Deyərik ki, şüa bu istiqamətdən gəldi bu səbəbdən gökada da burada olmalıdır, oldumu? İndi, fərz edin ki ortaya bir gökada hini qoydum qaranlıq maddəni də unutmayın oldumu? İndi əgər belə uzanan fərqli bir işıq şüası düşünsək, artıq Eynşteynin ümumi görelilikte nəzərdə tutduqlarını də hesaba katmamız lazımdır. Bu da kütlə çəkiliş sahəsidir ki bu sahə, yalnız hissəciklərin deyil işığın da orbitini sapdırar.

Yəni bu işıq artıq düz bir xəttdə yol ala bilməz, onun yerinə bükülür və elə sizin gözünüzə gəlir. Yaxşı müşahidəçi bu gökadayı harada görər? Yuxarıda deyə cavab verə bilərsiniz. Gəldiyi yolu tərsinə təqib edərək gökada burada deyə bilərik. Yaxşı gökadadan çıxan başqa bir işıq şüası müşahidəçinin gözünə çatmış ola bilərmi? Bəli, müdhiş. Burada, aşağıda deyənləri görürəm. Yəni bir işıq şüası da aşağıya enə bilər, bükülərək müşahidəçiyə çata bilər və müşahidəçi də işığı burada görər.

İndi əslində üç ölçülü bir kainatda yaşadığımızı hesaba katalım. Üç ölçülü kosmos oldumu? Gözümüzə çata biləcək başqa şüalar varmı? Bəli! Bu şüalar-mən də görüm-Bəli, bir konus üzərində toplanarlar. Yəni bir işıq şüasının hamısı - bir işıq şüası konisi - bu çoxluq tərəfindən bükülmüş və elə müşahidəçinin gözünə çatmış. Əgər mənim gözümə bir işıq şüası konisi gəlirsə mən nə görürəm? Bir çevrə, bir xalqa. Buna Eynşteyn halqası deyilir - çünki bunu Eynşteyn nəzərdə tutdu. Tamam, indi bu xalqa nə vaxt qüsursuz olar, əgər qaynaq, sapdırıcı və göz bu nümunədə olduğu kimi tam olaraq bir xətt üzərində dayansalar. Əgər birazca yamukluk varsa biz başqa bir görünüş görərik.

İndi, siz bu günki Qəbulda sonra bu görünüşün necə meydana gələcəyi üzərinə bir təcrübə edə bilərsiniz. Çünki görünən o ki bu izah etdiyim təsiri yarada biləcək şəklə sahib bir lupa mövcud. Buna kütlə çəkilişi merceklemesi deyilir. Və bu sizin cihaz olacaq oldumu? (Qəhqəhə) Hələlik üst tərəfi umursamayın. Alt tərəfə odaklanmanızı istəyirəm oldumu? Əslində evdə nə vaxt bir şərab stəkanı qırılsa alt qisimini saxlayar və tornaya apararam. Şüşəsi traşlarız və kiçik bir kütlə çəkilişi halqamız olar. Tamam indi merceklemeyi təmin edəcək şəklə sahib. Deneyinizdeki sonrakı addım bir salfet tapmaq. Mən bir qrafik kağızı istifadə edirəm, fizikçiyim çünki. (Qəhqəhə) Bəli bir salfet ... Ortasına kiçik bir təmsili gökada çəkin. İndi də linzaları gökadanın üzərinə qoyun. Fərqinə çatacaqsınız ki gördügünüz şey bir xalqa, bir Eynşteyn halqası. İndi bazası digər tərəfə fırladın və xalqa iki piyada ayrılsın. Bu linzaları hər hansı bir şəkilin üzərinə qoya bilərsiniz. Qrafik kağıdında bütün bu xəttlərin dəyişdiyini görə bilərsiniz. Bu kütlə çəkilişi halqası müşahidəsi izah edən olduqca yaxşı bir model.

Tamam, indi sual bu: Səmada bunu mu görürük? Göyə baxıb bir gökada qrupunun baxdığımızda yaylar mı görürük? Cavab bəli! Bu Habl kosmos teleskobundan bir fotoşəkil. Əvvəlki gördüyünüz fotoşəkillərin çoxu Habl kosmos teleskobundan. Əvvəlcə bu qızıl formalı olan gökadalardan bəhs edək, çoxluğun içindəki qalaktikalar onlar. Bunlar, arxa plandakı gökadalardan gələn işığı Buke və bu optik yanılsamalara və ya ilüzyona səbəb olan bu qaranlıq maddə dənizinin içinə basdırılmış gökadalar. Yəni burada gördüyünüz izlər, bütün bu izlər əslində daha uzaqdakı gökadaların azdırılmış görünüşləri.

Buradan çıxışla biz, nə qədər çox sürüşmə gözlemlediğimize baxaraq bu çoxluğun içində nə qədər kütlə olması lazım olduğunu hesablaya. Bu da çox böyük bir kütlə edər. Göz ilə də görülə biləcəyi kimi bu OXATAN Oxatanın mərkəzi gökadalar deyil, daha serpintili bir quruluşun mərkəzi. Bu quruluş da çoxluğun basdırılmış olduğu qaranlıq maddə. Bu da qaranlıq maddənin çılpaq gözlə görülə biləcək ən kiçik təsiri.

İndi sürətlicə toparlayalım ki hər kəs təqib edə bilsin. Kainatın çeyreğinin qaranlıq maddə - Cazibədar kütlə çəkilişi olan şey - olduğuna dair dəlil gökadalarin içindəki ulduzların orbit süratlerinin çox çox olması. Gökadaların içində orbit hərəkəti edən ulduzların sürəti çox çox olduğu üçün bu gökadalar qaranlıq maddənin içində olmaq məcburiyyətindədirlər. Bizim bu kütlə çəkilişi merceklemesi təsirlərini görür ola bilmək üçün, bu çoxluqlar qaranlıq maddənin içinə basdırılmış olmalıdır.

Tamam indi, qaranlıq enerjiyə baxaq. Qaranlıq enerjinin dəlilini anlamaq üçün Stephen Hawking'in bir əvvəlki iclasda işarə etdiyi bir şeydən bəhs lazımdır. Bu da kosmosun özünün genişlənməsi. İndi sonsuz kosmosumuzun bir hissəsini düşünək oldumu? Buraya dörd dənə sarmal gökada qoyuram. İndi bunun üstünə bir qrup xətkeş koyduğumuzu düşünək. Buradakı hər xətt ölçüm edə üçün, bir xətkeş bərabər gəlsin, üfüqi və ya şaquli hər xətt. Əgər belə etsəniz, hər keçən gün, hər keçən il, hər keçən milyardlarla il sonra gökadalar arasındakı məsafə artacaq. Və bu gökadalar bir-birindən uzaqlaşdığı üçün olmaz. Onsuz da gökadalar kosmos içində hərəkət etmə gərəyini hiss etməz. Bir-birlərindən uzaqlaşarlar çünki aralarındakı kosmos boşluğunun özü böyüməkdədir. Kainatın gənişləməsinin mənası budur. Yəni bir-birlərindən uzaqlaşarlar.

Stephen Hawking'in bəhs etdiyi şey də Böyük Partlamadan sonra kosmosun çox tez genişlediğidir. Ancaq kütlə çəkilişi olaraq cazibədar olan bir maddə kosmosun içində basdırılmış olduğu üçün bu kosmosun genişlənməsini yavaşlatmaq yönelimindedir. Yəni genişləmə zamanla yavaşlamaqdadır. Son əsrdə insanlar kainatın gənişləməsinin davam edib etməyəcəyini müzakirə etdilər. Yavaşlayacak yoxsa yavaşlayarak sonsuza qədər davam mı edəcək? Yavaşlayıp dayanacaq mı, asimptotik olaraq mı dayanacaq yoxsa yavaşlayıp, dayanıb sonra da tərs istiqamətdə mi gedəcək yəni daralacaq mı? On ildən bir az daha çox əvvəl iki fizikaçı və Astronom qrup kosmosun gənişləməsinin yavaşlamasıyla əlaqədar bir ölçü təyin etdilər. Yaxşı deyək ki bundan bir neçə milyard il əvvəlinə nəzərən bu gün nə qədər daha az genişləyir?

Bu problemin çaşdırıcı cavabı təcrübələrdən gördüyümüz üzrə kosmosun bundan bir neçə milyard il əvvəlinə görə bu gün daha sürətli genişlənməsi istiqamətində. Yəni genişləmə əslində sürət qazanır. Bu olduqca çaşdırıcı bir cavab. Belə olması mövzusunda ortada razı salıcı bir nəzəri görüş yox. Kim belə bir faktı gözlenene qədər təxmin edə bilməmişdi. Proqnoz aksin olması istiqamətində idi. Bunu açıqlaya biləcək bir şeyə ehtiyacımız var. İşin riyaziyyatını baxsanız bunu açıqlamaq üçün bir enerji termini qoya bilərsiniz. Ancaq bu enerji daha əvvəldən qarşılaşdığımız enerjilərdən tamamilə fərqli. Buna qaranlıq enerji deyilir və kainatın genişlənməsinə səbəb olur. Ancaq qaranlıq enerjini işin içinə qatmaq üçün çox da çox səbəbimiz yoxdur. Yəni niyə belə bir enerjini işin içinə kattığımızın şərhi yox.

Bu nöqtədə vurğulamaq istədiyim şey əvvəlcə qaranlıq maddənin və qaranlıq enerjinin fərqli şeylər olduğu. Ortada kainatın çoxunu təşkil edən iki dənə sirr var və ikisinin də təsirləri bir-birindən çox fərqli. Qaranlıq maddə kütlə çəkilişi baxımından cazibədar olduğu üçün bir quruluş meydana gəlməsini dəstəklər xüsusiyyətdə. Yəni gökada çoxluqları bütün bu kütlə çəkilişi təsirlərindən ötəri ortaya çıxır. Digər tərəfdən qaranlıq enerji gökadaların arasına davamlı daha çox məsafə qoymağa çalışır. Aralarındakı kütlə çəkilişini azaldır və strukturların yaranmasının qarşısını alır bir nəticə çıxarır. Gökada çoxluqlarını baxaraq, sayca yoğunluklarına, zamana görə ədədlərinə baxaraq qaranlıq maddə və qaranlıq enerjinin, bu strukturların ortaya çıxmasına səbəb olan mübarizələri haqqında məlumat sahibi ola bilərik.

Qaranlıq maddə üçün, xatırlasanız qaranlıq enerji üçün razı salıcı bir görüş olmadığını demişdim. Qaranlıq maddə üçün bir dəlil varmı? Cavab var! Qaranlıq maddəni açıqlamaq üçün kafi səbəbi olan namizədlər var. Üçün səbəb deməklə nəyi nəzərdə tuturam? Qəsdim, riyazi olaraq ardıcıl, əsasında başqa bir faktı açıqlamaq üçün çıxarılmış qaydalar. Heç bəhs etmədiyim şeylər haqqında çıxarılmış olan qaydalar, çox zəif qarlılıqlı təsiri olan hissəciklər nəzərdə tutur.

Fiziklərin də tam olaraq istədikləri budur, yəni riyazi olaraq tutarlı başqa bir fakt üçün inkişaf etdirilmiş bir qaydanın bir prinsipinin ortaya çıxması. Ancaq daha bunlardan birinin qaranlıq maddə namizədi olub olmadığını bilmirik. Biri və ya ikisi də kim bilir? Və ya tam fərqli bir şey də ola bilər. İndi bu qaranlıq maddə parçacıqlarına baxaq, çünki nəticə olaraq bu otaqda mövcudlar və qapıdan girmədilər. Hər şeyin içindən keçə bilirlər. Binanın içindən və ya yer kürəsinin içindən keçərək bilərlər. Yəni etkileşmiyorlar. (Notrinolar CN)

Onları görmənin bir yolu, bir qaranlıq maddə parçacığının çarpıb sekmesini ölçə çox həssas saptayıcılar inşa etmək. Məsələn bu çarpma olduğunda ötecek bir kristal. Bir iş yoldaşım və onun birlikdə çalışdığı elm insanları belə bir saptayıcı inşa etdilər. Bunu da Minnesota'da dərin bir dəmir mədəninin ən dibinə yerləşdirdilər, yerin olduqca altına. Son bir neçə gündə edilə biləcək ən həssas ölçümləri etdilər. Heç bir şey görmədilər amma bu qaranlıq maddə parçacıqlarının kütləsi və etkileşme gücləri haqqında limitləri nə olduğunu anlamamızı təmin etdi. Bu ilin sonlarına doğru bir peyk teleskopu atılacaq. Və bu gökadanın ortasında bir-birlərini yox edən qaranlıq maddələrin çıxardığı gamma şüalarını axtaracaq. Böyük Hadron Vuruşdurucusu (LHC) bir parçacıq fizikası sürətləndiricisi, bu ilin sonlarına doğru işə başlayacaq. Qaranlıq maddə parçacıqlarının böyük Hadron çarpıştırıcısında da müşahidə edilməsi ola biləcək.

İndi, etkileşmeye bu qədər bağlı olduqları üçün saptayıcıdan qaçarlar, bu səbəbdən buraxdıqları iz, əskik enerjiləri olacaq. Təəssüf ki, bu əskik enerjini açıqlayacaq bir çox səbəb ola bilər. Bu səbəbdən bu enerji fərqini açıqlamaq çətin olacaq. Və son olaraq gələcəyə istiqamətli çabalardan bəhs edək, qaranlıq maddə və qaranlıq enerjiyə istiqamətli suallara cavab verəcək teleskoplar inkişaf etdirilir. Bunlar yer kürəsində. Ayrıca rəqabət halında, qaranlıq maddə və qaranlıq enerjini araşdırmaq üçün kosmosa göndəriləcək üç dənə daha teleskop var. Əsas suallar nələr? Qaranlıq maddə nədir? Qaranlıq enerji nədir? Bunlar fizikanın cavab axtardığı əsas suallardır. Əminəm ki sizin də bir çox sualınız var. Önümüzdəki 72 saat içərisində mən burada bu suallarınız ələ almaq istəyirəm. Təşəkkürlər. (Alqışlar)