Een onzichtbare beschaving kan recht onder uw neus bestaan. Hoewel we weten dat gewone materie verantwoordelijk is voor slechts 1/20 van de energie van het heelal en 1/6 van de energie die door materie wordt gedragen (en al het andere gaat ten koste van donkere energie), beschouwen we gewone materie als een zeer belangrijke component. Met uitzondering van kosmologen, concentreren bijna alle mensen zich op gewone materie, hoewel het energetisch gezien niet zo belangrijk is.
Gewone materie is ons natuurlijk meer dierbaar, omdat we ervan gemaakt zijn - zoals de hele tastbare wereld waarin we leven. Maar we zijn ook in haar geïnteresseerd vanwege de rijke variatie in haar interacties. De interacties van gewone materie omvatten elektromagnetisch, zwak en sterk - ze helpen materie om complexe dichte systemen te vormen. Niet alleen sterren, maar ook stenen, oceanen, planten en dieren bestaan dankzij de niet-gravitatiekrachten van de natuur die verantwoordelijk zijn voor interacties. Net zoals de feestvierder meer wordt beïnvloed door alcohol dan de andere componenten van bier, zo beïnvloedt gewone materie, hoewel het een klein deel van de energiedichtheid draagt, zichzelf en het milieu veel merkbaarder dan iets dat zomaar voorbijgaat.
De zichtbare materie die ons bekend is, kan worden beschouwd als een bevoorrecht percentage - meer bepaald 15% - van de materie. In het bedrijfsleven en de politiek beïnvloedt 1% van de mensen besluiten en regels, en de resterende 99% van de bevolking zorgt voor infrastructuur en ondersteuning - onderhoud gebouwen, houd steden draaiende en bezorg voedsel. Evenzo beïnvloedt gewone materie bijna alles wat we waarnemen, en donkere materie, in zijn overvloed en alomtegenwoordigheid, helpt bij het creëren van clusters en sterrenstelsels, zorgt voor de vorming van sterren, maar heeft weinig effect op onze directe omgeving.
De structuren die dicht bij ons staan, worden beheerst door gewone materie. Het is verantwoordelijk voor de beweging van ons lichaam, voor de energiebronnen die onze economie aandrijven, voor het computerscherm of papier waarop je dit leest, en voor bijna alles wat je maar kunt bedenken. Als iets zo interageert dat het kan worden gemeten, verdient het de aandacht omdat het onze omgeving kan beïnvloeden.
Gewoonlijk heeft donkere materie deze interessante invloed en structuur niet. Aangenomen wordt dat donkere materie de lijm is die sterrenstelsels en hun clusters in amorfe wolken vasthoudt. Maar wat als het dat niet is, en het is alleen onze vooringenomenheid - en onwetendheid, de wortel van vooringenomenheid - die onze misvattingen veroorzaakt?
In het standaardmodel zijn er zes soorten quarks, drie soorten geladen leptonen (inclusief een elektron), drie soorten neutrino's, deeltjes die verantwoordelijk zijn voor alle krachten en het pas ontdekte Higgs-deeltje. Wat als de wereld van donkere materie, misschien niet zo veel, maar ook divers? In dit geval zullen de interacties van donkere materie verwaarloosbaar zijn, maar een klein deel ervan zal interageren met krachten die lijken op de krachten van gewone materie. De rijke en complexe structuur van deeltjes en krachten van het standaardmodel is verantwoordelijk voor veel interessante verschijnselen. Als donkere materie een wisselwerking heeft, kan deze ook invloed hebben.
Als we wezens waren die uit donkere materie bestaan, zou het verkeerd zijn te geloven dat alle deeltjes van gewone materie hetzelfde zijn. Misschien maken mensen die uit gewone materie zijn gemaakt dezelfde fout. Gezien de complexiteit van de SM-deeltjesfysica, die de eenvoudigste componenten van materie beschrijft die we kennen, lijkt het vreemd om aan te nemen dat alle donkere materie uit slechts één soort deeltjes bestaat. Waarom zou je niet aannemen dat een deel ervan onderhevig is aan zijn eigen interacties?
In dit geval, net zoals gewone materie uit verschillende soorten deeltjes bestaat, en al deze fundamentele samenstellende delen via verschillende combinaties van ladingen met elkaar in wisselwerking staan, zal donkere materie ook verschillende samenstellende delen hebben - en ten minste één type van dergelijke deeltjes zal deelnemen aan niet-gravitationele interacties. … SM-neutrino's worden niet beïnvloed door elektrische kracht of sterke interacties, in tegenstelling tot de zes soorten quarks.
Promotie video:
Op dezelfde manier heeft misschien een type donkere materiedeeltjes een zwakke of helemaal geen wisselwerking met iets anders dan door zwaartekracht, maar ongeveer 5% van de deeltjes ervaart andere interacties. Op basis van de studie van gewone materie kunnen we zeggen dat deze optie waarschijnlijker is dan de gebruikelijke aanname over de aanwezigheid van een zwak interactief deeltje.
Het is een vergissing voor buitenlandse PR-mensen om te proberen de cultuur van een ander land te bundelen en voorbij te gaan aan het feit dat er misschien diversiteit in zit die voor hun eigen land duidelijk is. Net zoals een goede onderhandelaar er niet vanuit gaat dat de ene sector van de samenleving over de andere gaat wanneer hij verschillende culturen probeert te vergelijken, zo mag een onbevooroordeelde wetenschapper niet aannemen dat donkere materie niet zo interessant is als gewone materie, en dat er een verscheidenheid aan materie ontbreekt, vergelijkbaar met dat wat zit er in de onze.
De populaire wetenschapsschrijver Corey S. Powell, die ons onderzoek in het tijdschrift Discover rapporteerde, begon zijn artikel met te zeggen dat hij een "lichte materie-chauvinist" was - en dat wij dat ook allemaal zijn. Hij bedoelde dat we denken dat de materie die we kennen belangrijker is, en daarom complexer en interessanter. Zeer soortgelijke opvattingen werden vernietigd door de Copernicaanse revolutie. Maar de meeste mensen houden vol dat hun standpunt en geloof in ons belang overeenkomen met de echte wereld.
Veel componenten van gewone materie werken op verschillende manieren samen en beïnvloeden de wereld op verschillende manieren. Dus misschien heeft donkere materie verschillende deeltjes met verschillende gedragingen die de structuur van het universum op een meetbare manier beïnvloeden.
Toen ik begon met het bestuderen van gedeeltelijk interagerende donkere materie, was ik verrast dat bijna niemand erover nadacht dat de aanname dat alleen gewone materie een verscheidenheid aan deeltjestypes en interacties vertoont, een arrogante waanvoorstelling is. Sommige natuurkundigen hebben geprobeerd modellen te analyseren zoals "spiegel donkere materie", waarin donkere materie alles herhaalt wat typisch is voor het gewone. Maar zulke voorbeelden zijn exotisch. Hun gevolgen zijn moeilijk te combineren met wat we weten.
Verschillende natuurkundigen hebben meer communicatiemodellen van de interactie van donkere materie bestudeerd. Maar ze gingen er ook van uit dat alle donkere materie hetzelfde is en dezelfde interacties ondergaat. Niemand gaf de simpele mogelijkheid toe dat, hoewel de meeste donkere materie geen interactie heeft met gewone materie, een klein deel ervan dat wel kan.
Een van de redenen hiervoor is begrijpelijk. De meeste mensen geloven dat een nieuw type donkere materie de meeste waargenomen verschijnselen niet zal beïnvloeden als het maar een klein deel van de donkere materie is. We hebben de belangrijkste component van donkere materie nog niet eens kunnen waarnemen, en het lijkt voorbarig om met de kleine component om te gaan.
Maar als je je herinnert dat gewone materie slechts 20% van de energie van het duister draagt, terwijl de meesten van ons het alleen opmerken, kun je begrijpen waar deze logica verkeerd is. Materie die door middel van krachtigere niet-gravitatiekrachten interageert, kan interessanter en invloedrijker zijn dan de zwakste materie.
Dit geldt voor gewone materie. Het is overdreven krachtig, ondanks het kleine aantal, omdat het krimpt tot dichte schijven waaruit sterren, planeten, de aarde en het leven kunnen ontstaan. De geladen component van donkere materie - hoewel er misschien niet zoveel van is - kan ook krimpen en schijven vormen, zoals de zichtbare schijf in de Melkweg. Het kan zelfs condenseren tot objecten die op sterren lijken. In principe kan een dergelijke structuur worden waargenomen, en misschien is het zelfs gemakkelijker om te doen dan gewone koude donkere materie die in een enorme bolvormige halo is verspreid.
Op deze manier denkend groeit het aantal mogelijkheden snel. Elektromagnetisme is tenslotte slechts een van de vele niet-gravitatie-interacties die deeltjes in het standaardmodel ervaren. Naast de kracht die elektronen aan kernen bindt, ervaren SM-deeltjes zwakke en sterke nucleaire interacties. In de wereld van gewone materie kunnen ook andere interacties bestaan, maar ze zijn zo zwak in de beschikbare energieën dat nog niemand ze heeft waargenomen. Maar zelfs de aanwezigheid van drie niet-gravitatie-interacties duidt erop dat niet-gravitatie-interacties naast donker elektromagnetisme ook aanwezig kunnen zijn in de donkere sector.
Misschien wordt donkere materie, naast krachten die vergelijkbaar zijn met elektromagnetische, ook beïnvloed door nucleaire krachten. Het is mogelijk dat donkere sterren kunnen ontstaan uit donkere materie, waarin kernreacties plaatsvinden, waardoor structuren worden gevormd die zich gedragen op een manier die meer lijkt op gewone materie dan de donkere materie die ik tot nu toe heb beschreven. In dit geval kan de donkere schijf donkere sterren bevatten, omgeven door donkere planeten die uit donkere atomen bestaan. Donkere materie kan dezelfde complexiteit hebben als gewone materie.
Gedeeltelijk op elkaar inwerkende donkere materie vormt een vruchtbare voedingsbodem voor speculatie en inspireert ons om na te denken over mogelijkheden waar we anders niet naar zouden zijn gegaan. Schrijvers en filmmakers kunnen al deze extra krachten en gevolgen in de donkere sector erg aanlokkelijk vinden. Ze zouden zelfs kunnen wijzen op het bestaan van een duister leven parallel aan het onze. In dit geval zouden in plaats van de gebruikelijke geanimeerde wezens die vechten met andere geanimeerde wezens, of, in zeldzame gevallen, met hen werken, wezens van donkere materie over het scherm kunnen marcheren, wat de hele actie op zichzelf zou slepen.
Maar het zou niet zo interessant zijn om te zien. Het probleem is dat filmmakers het moeilijk zouden hebben gehad om een duister leven te filmen dat voor ons onzichtbaar is. Zelfs als er duistere wezens waren, zouden we er niets van weten. Je weet misschien niet hoe schattig een duister leven zou kunnen zijn - en dat zul je vrijwel zeker niet.
Hoewel het leuk is om te speculeren over de mogelijkheden van het duistere leven, is het veel moeilijker om erachter te komen hoe het te observeren - of op zijn minst het bestaan ervan te ontdekken door indirect bewijs. Het is nogal moeilijk om leven te vinden, bestaande uit dezelfde componenten als wij, hoewel de zoektocht naar planeten buiten het zonnestelsel gaande is. Maar het bewijs van het bestaan van duister leven, als het bestaat, zal nog ongrijpbaarder zijn dan het bewijs van het bestaan van het gewone leven in verre werelden.
Meer recentelijk hebben we zwaartekrachtgolven kunnen observeren die afkomstig zijn van enorme zwarte gaten. We hebben praktisch geen kans om de zwaartekracht van een donker wezen of een heel leger duistere wezens te detecteren, hoe dicht ze ook bij ons zijn.
Idealiter zou ik op de een of andere manier met deze nieuwe sector willen communiceren. Maar als dit nieuwe leven niet wordt beïnvloed door de krachten die we kennen, zal dit niet gebeuren. Hoewel we de zwaartekracht met hen delen, zou een dergelijke invloed van een enkel object of levensvorm te zwak zijn om te detecteren. Alleen zeer grote objecten, zoals een schijf in het vlak van de Melkweg, kunnen de waargenomen effecten produceren.
Donkere objecten of donker leven kunnen heel dicht bij ons bestaan - maar als de totale massa donkere materie klein is, zullen we er niets van weten. Zelfs met moderne technologie, of welke technologie we ook maar kunnen bedenken, kunnen alleen zeer specifieke mogelijkheden worden getest. 'Schaduwleven', hoe opwindend het ook is, heeft waarschijnlijk geen tastbare gevolgen en kan een verleidelijke maar onbereikbare kans zijn. Maar het duistere leven is een heel losse veronderstelling. Wetenschappers zullen er geen probleem mee hebben om het te maken, maar het universum heeft hiervoor nog veel meer obstakels. Het is niet duidelijk welke van de varianten van chemische interacties het leven kunnen ondersteunen, en we weten niet wat voor soort omgeving nodig is voor die varianten die daartoe in staat zijn.
Desalniettemin kan er in principe duister leven bestaan, vlak onder onze neus. Maar zonder sterkere interacties met de materie van onze wereld, kan het plezier hebben, vechten, actief of passief zijn - en we zullen er nooit iets van weten. Interessant is echter dat wanneer er interacties zijn in de donkere wereld, of er nu wel of geen leven bij betrokken is, deze de structuur op een meetbare manier kunnen beïnvloeden. En dan kunnen we veel meer leren over de donkere wereld.
