Ako zamislimo epsku video-igru s omiljenim junakom kao likom, drugi lik koji se povremeno pojavljuje je njegov blizanac u ogledalu, a sve čega se dotakne eksplodira. Da bi igra bila još izazovnija, uključena je i misteriozna družina nevidljivih sluga koje se kriju na svakom uglu, mijenjajući pravila igre, ali se nikada ne pojavljuju.
Ako ove likove smatramo vrstama materije, ova video-igra u osnovi predstavlja način na koji naš univerzum funkcioniše, objašnjava Dipangkar Duta, profesor nuklearne fizike na Državnom univerzitetu Misisipi.
Junak je obična materija, sve što možemo vidjeti oko sebe. Antimaterija je ogledalski eksplozivni blizanac kojeg naučnici dobro razumiju, ali ga jedva mogu pronaći. A tamna materija su nevidljive sluge: svuda su, ali ih ne možemo vidjeti, a naučnici još ne znaju šta tačno jesu.
Uprkos sličnim nazivima, tamna materija i antimaterija su potpuno različite. Fizičari tačno znaju šta je antimaterija, ali je gotovo nema. S druge strane, ne znaju šta je tamna materija, ali nje ima mnogo svuda.
Antimaterija: Blizanac u ogledalu
Sva uobičajena materija oko nas sastoji se od osnovnih gradivnih blokova, atoma. Atomi imaju pozitivno naelektrisane čestice koje se zovu protoni, okružene sitnim negativno naelektrisanim elektronima.
Zamislite antimateriju kao suprotno naelektrisanog blizanca obične materije.
Sve čestice, poput protona i elektrona, imaju braću i sestre antimaterije. Elektroni imaju pozitrone, koji su antielektroni, dok protoni imaju antiprotone. Antiprotoni i pozitroni čine atome antimaterije, ili antiatome. Oni su poput slika u ogledalu, ali sa obrnutim električnim naelektrisanjem. Kada se materija i antimaterija sretnu, međusobno se uništavaju u bljesku svjetlosti i energije.
Srećom, antimaterija je veoma rijetka u našem univerzumu. Neki atomi obične materije, poput kalijuma, mogu se raspasti i proizvesti antimateriju, na primjer, kada jedemo bananu ili drugu hranu bogatu kalijumom. Količina je premala da bi utjecala na naše zdravlje.
Antimaterija je otkrivena prije skoro 100 godina. Danas naučnici mogu stvarati, skladištiti i proučavati antimateriju u laboratoriji. Lekari je čak koriste za PET skeniranje, ubrizgavajući male količine atoma koji proizvode antimateriju u tijelo, a skener snima bljeskove svjetlosti od uništenja materije i antimaterije.
Na početku univerzuma postojalo je gotovo jednako mnogo materije i antimaterije. One su se srele i uništile, ali mala količina obične materije preživjela je da stvori zvijezde, planete i nas.
Tamna materija: Nevidljive sluge
Tamna materija je daleko misterioznija. Ako ste ikada bili na vrtuljku, znate koliko je teško ostati na njemu, posebno ako ste sami. Sada zamislite da je s vama gomila nevidljivih sluga, ne možete ih vidjeti niti dodirnuti, ali vas drže i sprječavaju da odletite dok se vrtuljak okreće. Znate da su tu jer je vrtuljak teži nego što izgleda i teže ga je pomaknuti.
Prije oko 50 godina, astronom Vera Rubin otkrila je sličnu misteriju u spiralnim galaksijama. Posmatrala je rotirajuće galaksije i primijetila da se spoljašnje zvijezde kreću mnogo brže nego što bi trebalo, trebale bi odletjeti u svemir, ali ostaju na mjestu. Jedino objašnjenje? Mora postojati more nevidljive materije koja drži sve zajedno svojom dodatnom gravitacijom. Naučnici su ovu misterioznu materiju nazvali „tamna materija“.
Od tada su astronomi primijetili slično čudno ponašanje širom univerzuma: galaksije unutar velikih jata kreću se neočekivano, svjetlost se savija više nego što bi trebala, a galaksije se drže zajedno više nego što vidljiva materija može objasniti.
Tamna materija je samo privremeno ime dok naučnici ne shvate šta je to. U proteklih 50 godina sprovedeni su mnogi eksperimenti koji pokušavaju detektovati tamnu materiju ili je proizvesti u laboratoriji, ali do sada bez rezultata.
Ne znamo šta je tamna materija, ali je svuda. Možda su to neobične čestice koje još nisu otkrivene, ili nešto potpuno neočekivano. Posmatranjem brzine rotacije galaksija, astronomi procjenjuju da u univerzumu postoji oko pet puta više tamne materije nego sve obične materije zajedno.