40 let hledání neviditelného
Galaxie rotují příliš rychle
1970, Vera Rubin. Měří rotační křivky galaxií. Okrajové hvězdy obíhají stejně rychle jako vnitřní. Newton říká: měly by zpomalovat (jako vzdálené planety v Sluneční soustavě). Nepomalují.
Dvě možnosti:
1. Newton/Einstein se mýlí na galaktické škále
2. Je tam hmota, kterou nevidíme
Fyzika zvolila možnost 2. Nazvala ji 'temná hmota'. A začala hledat.
Kandidáti — všichni selhali
| Co hledali | Kde | Kolik let | Výsledek |
|---|---|---|---|
| WIMPs (těžké částice) | XENON1T, LUX, PandaX | 30+ | Nic |
| Axiony (lehké částice) | ADMX, ABRACADABRA | 25+ | Nic |
| Sterilní neutrina | Satelity (3.5 keV čára) | 15+ | Sporné |
| Primordiální černé díry | LIGO, mikrolensing | 8+ | Omezeno |
| Fuzzy DM (ultra-lehké) | Lyman-α | 10+ | Napětí |
| SIDM (samo-interagující) | — | 10+ | Žádná detekce |
40+ let. Miliardy dolarů. Desítky experimentů. Tisíce fyziků.
Výsledek: přesná, opakovaná, statisticky významná NULA.
Bullet Cluster — důkaz, nebo ne?
2006: Clowe a kol. Bullet Cluster — dvě kupové hvězdokupy po srážce. Rentgen ukazuje plyn uprostřed (zastavil se). Gravitační čočkování ukazuje hmotu u hvězd (proletěly skrz).
Mainstream: 'přímý důkaz temné hmoty'. Temná hmota prošla skrz jako duchové, plyn se zastavil.
Ale: existuje i jiné vysvětlení? Co když gravitace sama má 'paměť' — otisk hmoty v prostoru, který zůstane s hvězdami i po srážce?
Bullet Cluster dokazuje, že čočkování nesedí s viditelnou hmotou. NEDOKAZUJE, že příčinou je neviditelná částice. To je interpretace, ne fakt.
Kolik nul stačí?
Představte si: hledáte klíče. Prohledáte celý byt — nic. Prohledáte znovu s detektorem kovů — nic. Prohledáte potřetí s rentgenem — nic.
V určitém bodě se přestanete ptát 'kde jsou klíče' a začnete se ptát 'měl jsem vůbec klíče?'
Fyzika hledá temnou hmotu 40 let. Každý experiment říká: 'tady není'. Každý nový experiment je citlivější. A stále nic.
Možná temná hmota existuje a je prostě mimo dosah detektorů. Možná.
Ale možná galaxie rotují rychle z jiného důvodu. Možná gravitace na galaktické škále funguje trochu jinak, než jsme čekali. Ne proto že Einstein se mýlí — ale proto že jsme něco přehlédli.
My v Alexandria Dynamics si myslíme, že víme co. Ale to je příběh pro jindy. 😄
Závěr
27% vesmíru je prý temná hmota. 40 let hledání, miliardy dolarů, nulový výsledek. WIMPs, axiony, sterilní neutrina — nic. Bullet Cluster dokazuje nesoulad čočkování a viditelné hmoty — ale nedokazuje že příčinou je částice. Kolik nul stačí na to, abychom se zeptali správnou otázku?