En usynlig civilisation kan eksistere lige under din næse. Selvom vi ved, at almindeligt stof kun er ansvarlig for 1/20 af universets energi og 1/6 af den energi, der transporteres af materie (og alt andet går på bekostning af mørk energi), betragter vi almindeligt stof som en meget vigtig komponent. Med undtagelse af kosmologer koncentrerer næsten alle mennesker sig om almindelig stof, skønt det fra et energisk synspunkt ikke er så vigtigt.
Almindelige sager er naturligvis mere kære for os, fordi vi er lavet af den - som hele den konkrete verden, hvor vi lever. Men vi er også interesseret i hende på grund af den rige vifte af hendes interaktioner. Interaktioner mellem almindeligt stof inkluderer elektromagnetisk, svag og stærk - de hjælper med til at danne komplekse tætte systemer. Ikke kun stjerner, men sten, oceaner, planter og dyr findes takket være de ikke-tyngdekraften i naturen, der er ansvarlig for interaktion. Ligesom afsløreren er mere påvirket af alkohol end de andre bestanddele i øl, så påvirker almindeligt stof, selvom det bærer en lille del af energitætheden, sig selv og miljøet meget mere mærkbart end noget der bare går forbi.
Den synlige stof, vi kender, kan betragtes som en privilegeret procentdel - mere præcist 15% - af materien. I erhvervslivet og politik påvirker 1% af mennesker beslutninger og regler, og de resterende 99% af befolkningen leverer infrastruktur og støtte - vedligeholder bygninger, holder byer i gang og leverer mad. Ligeledes påvirker almindelig stof næsten alt, hvad vi observerer, og mørk stof i dens overflod og allestedsnærværende hjælper med at skabe klynger og galakser, sikrer dannelse af stjerner, men har ringe indflydelse på vores umiddelbare miljø.
Strukturer tæt på os styres af almindelig stof. Det er ansvarlig for bevægelsen af vores kroppe, for de energikilder, der driver vores økonomi, for computerskærmen eller papiret, som du læser dette, og for næsten alt hvad du kan forestille dig. Hvis noget interagerer på en sådan måde, at det kan måles, er det værd at være opmærksom, fordi det kan påvirke vores miljø.
Normalt har mørk stof ikke denne interessante indflydelse og struktur. Det antages, at mørkt stof er limet, der holder galakser og deres klynger i amorfe skyer. Men hvad hvis det ikke er det, og det kun er vores bias - og uvidenhed, roden til bias - der forårsager vores misforståelser?
I standardmodellen er der seks typer kvarker, tre typer ladede leptoner (inklusive en elektron), tre typer neutrinoer, partikler, der er ansvarlige for alle kræfter, og den nyfundne Higgs boson. Hvad hvis verden af mørkt stof, måske ikke så meget, men også forskelligartet? I dette tilfælde vil interaktion mellem mørkt stof være ubetydelig, men en lille del af det vil interagere med kræfter, der ligner kræfterne fra almindeligt stof. Den rige og komplekse struktur af partikler og kræfter i standardmodellen er ansvarlig for mange interessante fænomener. Hvis mørkt stof har en interagerende komponent, kan det også være indflydelsesrig.
Hvis vi var væsner bestående af mørk stof, ville det være forkert at tro, at alle partikler af almindelig stof er de samme. Måske gør mennesker, der er fremstillet af almindeligt stof, den samme fejl. I betragtning af kompleksiteten i SM-partikelfysik, der beskriver de enkleste bestanddele af stof, vi kender, synes det underligt at antage, at alt mørkt stof kun består af en slags partikler. Hvorfor ikke antage, at en del af det er underlagt sine egne interaktioner?
I dette tilfælde, ligesom almindeligt stof består af forskellige typer partikler, og alle disse grundlæggende bestanddele samvirker gennem forskellige kombinationer af ladninger, vil mørkt stof også have forskellige bestanddele - og mindst en type af sådanne partikler vil deltage i ikke-gravitationsinteraktioner … SM-neutrinoer påvirkes ikke af elektrisk kraft eller stærke interaktioner, i modsætning til de seks typer kvarker.
Salgsfremmende video:
Ligeledes er det muligt, at en type partikler med mørkt stof svagt eller ikke interagerer med andet end gennem tyngdekraft, men nogle 5% af partiklerne oplever andre interaktioner. Baseret på undersøgelsen af almindelig stof, kan vi sige, at denne mulighed er mere sandsynlig end den sædvanlige antagelse om tilstedeværelsen af en svagt interagerende partikel.
Det er en fejl for udenlandske PR-folk at forsøge at samle kulturen i et andet land og ignorere det faktum, at der kan være mangfoldighed i det, der er indlysende for deres eget land. Ligesom en god forhandler ikke antager overherredømme af en sektor i samfundet frem for en anden, når man prøver at sammenligne forskellige kulturer, så skal en uvildig videnskabsmand ikke antage, at mørk stof ikke er så interessant som almindelig stof, og den mangler en række forskellige ting, der ligner det hvad der er i vores.
Den populære videnskabsforfatter Corey S. Powell, der rapporterede vores forskning i magasinet Discover, begyndte sin artikel med at sige, at han var en "lys-sags chauvinist" - og at vi alle også er det. Han mente, at vi synes, at den sag, vi kender, er vigtigere og derfor mere kompleks og interessant. Meget lignende synspunkter blev væltet af den kopernikanske revolution. Men de fleste mennesker insisterer på, at deres synspunkt og tro på vores betydning svarer til den virkelige verden.
Mange komponenter af almindeligt stof interagerer på forskellige måder og påvirker verden på forskellige måder. Så måske har mørkt stof forskellige partikler med forskellige opførsler, der påvirker universets struktur på en målbar måde.
Da jeg først begyndte at studere delvis interagerende mørk stof, blev jeg overrasket over, at næsten ingen tænkte over det faktum, at antagelsen om, at kun almindeligt stof udviser en række partikeltyper og interaktioner, er en arrogant vildfarelse. Nogle fysikere har forsøgt at analysere modeller såsom "spejlmørkt stof", hvor mørk stof gentager alt, hvad der er typisk for almindeligt. Men sådanne eksempler er eksotiske. Deres konsekvenser er vanskelige at kombinere med det, vi ved.
Flere fysikere har undersøgt flere kommunikationsmodeller for interaktion mellem mørk stof. Men de antog også, at al mørk stof er den samme og gennemgår de samme interaktioner. Ingen indrømmede den enkle mulighed, at selv om det meste af den mørke stof ikke interagerer med almindeligt stof, kan en lille brøkdel af det gøre det.
En af grundene til dette er forståelig. De fleste mennesker tror, at en ny type mørk stof ikke vil påvirke de fleste af de observerede fænomener, hvis det kun er en lille brøkdel af mørk stof. Vi har ikke engang været i stand til at observere den vigtigste komponent i mørk stof endnu, og det ser ud til at være for tidligt til at håndtere dets lille komponent.
Men hvis vi husker, at almindelig stof kun bærer 20% af mørkets energi, mens de fleste af os kun bemærker det, kan vi forstå, hvor denne logik er forkert. Materiale, der interagerer gennem mere magtfulde kræfter, som ikke er tyngdekraften, kan være mere interessante og mere indflydelsesrige end mest svagt interagerende stof.
Dette er tilfældet med almindelig stof. På trods af sit lille antal er den alt for kraftig, da den krymper til tætte diske, hvorfra stjerner, planeter, Jorden og livet kan dannes. Den ladede komponent af mørkt stof - selvom der måske ikke er så meget af det - kan også krympe og danne diske, såsom den synlige disk i Mælkevejen. Det kan endda kondensere til genstande, der ligner stjerner. I princippet kan en sådan struktur observeres, og det er måske endda lettere at gøre end almindeligt koldt mørkt stof spredt i en enorm sfærisk glorie.
Når man tænker på denne måde vokser antallet af muligheder hurtigt. Når alt kommer til alt er elektromagnetisme kun en af flere ikke-gravitationsinteraktioner, der opleves af partikler i standardmodellen. Ud over den kraft, der binder elektroner til kerner, oplever SM-partikler svage og stærke nukleare interaktioner. I den almindelige sags verden kan andre interaktioner også eksistere, men de er så svage ved de tilgængelige energier, at ingen endnu har observeret dem. Men selv tilstedeværelsen af tre ikke-gravitationsinteraktioner antyder, at ikke-gravitationsinteraktioner også kan være til stede i den mørke sektor ud over mørk elektromagnetisme.
Måske er mørke stof ud over kræfter, der ligner elektromagnetiske, også påvirket af nukleare kræfter. Det er muligt, at mørke stjerner kan dannes fra mørkt stof, hvori nukleare reaktioner finder sted, på grund af hvilke strukturer der dannes, der opfører sig på en måde, der ligner mere almindeligt stof end den mørke stof, som jeg har beskrevet indtil videre. I dette tilfælde kan den mørke disk indeholde mørke stjerner omgivet af mørke planeter bestående af mørke atomer. Mørk stof kan have den samme kompleksitet som almindelig stof.
Delvis interagerende mørkt stof giver frugtbar grund til spekulation og inspirerer os til at udforske muligheder, som vi ellers ikke ville have set på. Forfattere og filmskabere kan synes at alle disse ekstra kræfter og konsekvenser, der lurer i den mørke sektor, er meget lokkende. De antyder måske endda, at der findes et mørkt liv parallelt med vores. I dette tilfælde, i stedet for de sædvanlige animerede væsener, der kæmper med andre animerede væsener, eller, i sjældne tilfælde, der arbejder med dem, kunne væsner af mørkt stof marsjere over skærmen, hvilket ville trække hele handlingen på sig selv.
Men det ville ikke være så interessant at se. Problemet er, at filmskabere ville have haft svært ved at filme et mørkt liv, der er usynligt for os. Selv hvis der var mørke væsener, ville vi ikke vide noget om det. Du ved muligvis ikke, hvor sødt et mørkt liv kunne være - og det vil du næsten bestemt ikke.
Selvom det er sjovt at spekulere i mulighederne for mørkt liv, er det meget vanskeligere at finde ud af, hvordan man observerer det - eller i det mindste opdage dets eksistens ved omstændigheder. Det er ret vanskeligt at finde liv, der består af de samme komponenter som vi, selvom søgningen efter ekstrasolære planeter fortsætter. Men bevis for eksistensen af mørkt liv, hvis det eksisterer, vil være endnu mere undvigende end bevis for eksistensen af almindeligt liv i fjerne verdener.
For nylig har vi været i stand til at observere tyngdekraftsbølger fra enorme sorte huller. Vi har praktisk talt ingen chance for at registrere alvoret i en mørk skabning eller en hel hær af mørke væsener, uanset hvor tæt de er på os.
Ideelt set vil jeg gerne på en eller anden måde kommunikere med denne nye sektor. Men hvis dette nye liv ikke er påvirket af de kræfter, vi kender, vil dette ikke ske. Selvom vi deler tyngdekraften med dem, ville en sådan indflydelse fra en enkelt genstand eller livsform være for svag til at opdage. Kun meget store genstande, såsom en skive i Mælkevejens plan, kan give de observerede effekter.
Mørke genstande eller mørkt liv kan eksistere meget tæt på os - men hvis den samlede masse af mørk stof er lille, vil vi ikke vide om det. Selv med moderne teknologi, eller hvilken teknologi vi også kan forestille os, kan kun meget specifikke egenskaber testes. "Skyggeliv", så spændende som det er, vil sandsynligvis ikke have konkrete konsekvenser og kan være en forførende, men uopnåelig mulighed. Men det mørke liv er en meget løs antagelse. Forskere vil ikke have noget problem med at skabe det, men universet har mange flere hindringer for dette. Det er ikke klart, hvilke af varianterne af kemiske interaktioner, der er i stand til at støtte liv, og vi ved ikke, hvilken slags miljø der er behov for de varianter, der er i stand til det.
Ikke desto mindre kan der i princippet eksistere mørkt liv lige under vores næser. Men uden stærkere interaktioner med spørgsmålet om vores verden, kan det have det sjovt, kæmpe, være aktiv eller passiv - og vi vil aldrig vide om det. Interessant er det, når der er interaktioner i den mørke verden, uanset om liv er involveret eller ej, kan de imidlertid påvirke strukturen på en målbar måde. Og så kan vi lære meget mere om den mørke verden.