Antimaterija su čestice sa obrnutim električnim nabojem koje se pri susretu sa materijom anihiliraju u energiju; naučnici je dobro razumeju i koriste je, na primer, u PET snimanju. Tamna materija je nevidljiva supstanca koju detektujemo samo po gravitacionim efektima — najpoznatiji primer je Vera Rubin i brzine rotacije spoljašnjih zvezda u galaksijama. Posmatranja pokazuju da tamne materije ima otprilike pet puta više nego obične, ali njena priroda ostaje nepoznata.
Tamna materija i antimaterija — u čemu je razlika?
Spiral galaxies, like Messier 77 shown here, helped astronomers learn about the existence of dark matter.NASA, ESA & A. van der Hoeven,CC BY
Zamisli epsku video-igru u kojoj je tvoj omiljeni junak glavni lik. Ponekad se pojavi njegov zrcalni dvojnik koji sve oko sebe raznosi, a na svakom ćošku krije se misteriozan roj nevidljivih pomagača koji menjaju pravila igre, ali se nikada ne pokazuju. Ako ove likove posmatraš kao vrste materije, to je dobar način da razumeš kako naš univerzum funkcioniše.
Šta je antimaterija?
Antimaterija je „zrcalna“ verzija obične materije. Svaka čestica (na primer elektron ili proton) ima svoju antičesticu: elektron ima pozitron, a proton ima antiproton. Te antičestice imaju iste osobine kao njihove obične sestre, osim što im je električni naboj suprotan.
Kada se čestica i antičestica sretnu, dođe do anihilacije — obe se pretvore u energiju u obliku fotona (svetlosnih čestica). To je vrlo efikasan način da se oslobodi energija, i upravo zato fizičari dobro poznaju osobine antimaterije.
Antimaterija je retka u svemiru, ali je možemo proizvesti u laboratorijama i čuvati u malim količinama. Koristi se i u medicini: PET skeneri otkrivaju pozitrone koji nastaju u nekim radioaktivnim supstancama i beleže bljeskove svetlosti koji nastaju prilikom anihilacije — tako lekari dobijaju slike unutrašnjih procesa u telu. Neki prirodni radioaktivni raspadi, kao što je raspad izotopa kalijuma-40 u bananama, takođe stvaraju vrlo male količine pozitrona, ali u količinama koje su bezopasne za zdravlje.
Šta je tamna materija?
Tamna materija je nešto sasvim drugačije. Ne sijа, ne apsorbuje svetlost i zato je ne možemo direktno videti — ali znamo da postoji po njenom gravitacionom delovanju.
The astronomer Vera Rubin discovered a strong mismatch in spiral galaxies that scientists now understand as dark matter.Carnegie Institution for Science,CC BY
Pre oko 50 godina astronom Vera Rubin je otkrila da spoljašnje zvezde u spiralnim galaksijama kruže mnogo brže nego što bi se očekivalo ako bi se računalo samo sa materijom koju vidimo. Po zakonima gravitacije, te zvezde bi morale da odlete u svemir, ali to se ne dešava. Najjednostavnije objašnjenje je da postoji dodatna, nevidljiva masa koja drži galaksije na okupu — to je tamna materija.
Od tada su astronomi videli slične tragove: galaksije u velikim grupama se kreću neočekivano, gravitacija savija svetlost (tzv. gravitaciono sočivo) jače nego što bi trebalo samo od vidljive materije, i struktura Velikog svemirskog mreža najbolje se objašnjava ako postoji mnoštvo nevidljive mase.
Za razliku od antimaterije, čiju prirodu razumemo, tamna materija ostaje misterija: moguće je da je sastavljena od novih, još neotkrivenih čestica, ili možda od nečeg sasvim neočekivanog. Posmatranja ukazuju da tamne materije u univerzumu ima otprilike pet puta više nego obične, vidljive materije.
Važne razlike — ukratko
Antimaterija ima poznate osobine i može da interaguje sa svetlošću i materijom putem elektromagnetnih i nuklearnih sila — ali je retka u svemiru.
Tamna materija se vidi jedino po gravitacionom efektu, najverovatnije ne emituje, ne apsorbuje niti raspršuje svetlost, i njena tačna priroda je nepoznata.
Vatreno radoznali mogu se zapitati i zašto u svemiru nema više antimaterije — to je i dalje jedna od velikih zagonetki kosmologije: zašto je posle Velikog praska ostalo malo više obične materije nego antimaterije. I za tamnu materiju imamo otvorena pitanja i aktivne eksperimente koji pokušavaju da je detektuju direktno ili proizvedu u akceleratorima.
Autor: Dipangkar Dutta, Mississippi State University. Tekst je ponovo objavljen sa The Conversation, organizacije koja donosi proveren naučni sadržaj.
Pomozite nam da budemo bolji.
