İnsan vücudundan her saniye ne kadar karanlık madde geçer?
Evrende bulduğumuz sayısız gezegen, yıldız, gaz, toz, galaksi ve daha fazla malzeme olmasına rağmen, evrenin bileşimi hayal gücümüzün ötesinde. En büyük kozmik ölçekte, onu her yerde eşit olarak buluyoruz: Gözlemlediğimiz yerçekimi etkilerini açıklamak için yeterli madde yok. Madde kozmik bir ağda toplanır ve galaksi kümeleri, içindeki hızlı hareket eden galaksilerle birlikte devasa hale gelir ve tek tek galaksiler, kenarları büyük kalana kadar çok büyük bir hızda döner.
Beş katı baryon maddesinin (protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşan) başka bir madde yoksa, bunların hepsi imkansızdır.Bu gizemli maddeye karanlık madde denir. Bununla birlikte, karanlık madde gerçekse, galaksimizin aynı zamanda bazıları güneş sisteminden, dünyadan ve hatta dünyadaki herkesten geçmiş karanlık madde halelerine sahip olduğu anlamına gelir.
Evren gençken, her şey şimdi olduğundan daha sıcak, daha yoğun ve daha tekdüzeydi. İlk günlerde, madde içeriğinin ortalamanın üzerinde olduğu, hafif anormal yoğunluğa sahip alanlar vardı. Yerçekimi tercihen bu gibi alanlara daha fazla madde çeker, ancak radyasyon maddeyi geri iter.
Eğer sahip olduğumuz tek şey normal madde ve bu radyasyona eşlik eden kurucu parçacıkları ise, bugün var olan galaksiler ve galaksi kümeleri gözlemlediklerimizden tamamen farklı olacaktır. Fakat karanlık maddenin normal maddeye oranı 5: 1 ise, teoride, gözlemlerimizle eşleşecek şekilde kozmik yapı ağını kopyalayabiliriz.
Karanlık maddenin varlığının bir sonucu, galaksi gibi evrende oluşan her büyük yapının onu çevreleyen devasa, dağınık bir karanlık madde halesine sahip olacağı anlamına gelmesidir. Her galaksinin iç katmanında normal (atom temelli) madde orada toplanır çünkü normal madde kendisiyle ve radyasyonla çarpışır ve etkileşime girer. Ancak karanlık madde yalnızca her şeyin içinden geçer: kendisi, sıradan madde, fotonlar vb.
Karanlık madde parçacıkları, yalnızca yerçekiminin etkileşimi altında, başladıklarında sahip oldukları devasa momentumu kaybedemezler. Evren tarihinde 13 milyar yıldan fazla bir süredir, her karanlık madde parçacığı Samanyolu'nun merkezinden şimdiye kadar yalnızca bir düzine kez geçmiş olabilir.
En büyük ölçekte, karanlık madde evrene hakimdir. Ama şimdi Samanyolu'nun merkezinden yalnızca 26.000 ışıkyılı uzaktayız Normal madde yerel olarak karanlık maddeden daha zengindir. İnsanların yoğunluğu suya eşdeğerdir: metreküp başına 1.000 kilogram (kg / m ^ 3). Ya karanlık maddenin yoğunluğu?
Üretebileceğimiz en gerçekçi simülasyona dayanarak bile, bölgemizdeki karanlık maddenin yerel yoğunluğu birçok kez daha küçüktür: yaklaşık 10 ^ -21 kg / m ^ 3. Gezegendeki tüm insanlarda karanlık maddeyi eklerseniz, bir nanogramı (bir gramın milyarda biri) geçmeyecektir.
Güneş sistemindeki tüm karanlık maddeyi güneşten Neptün'ün yörüngesine eklerseniz, toplam sadece yaklaşık 10 ^ 17 kg, yani biraz daha büyük bir asteroidin kütlesi. Ancak normal maddenin çarpışması ve etkileşimi olmadığı için güneş sistemi ile hareket etmeyecektir. Güneşin etrafında dönmeyecek; Güneş veya Samanyolu'nun merkezindeki diğer yıldızlar ile birlikte hareket etmeyecek; bir uçakta kalmayacak; Samanyolu diski etrafında dönmeyecek. Başka bir deyişle, yerçekiminin etkisi altında bu malzeme, dünyaya göre çok hızlı bir hızla hareket eder.
Belirli bir zamanda insan vücudundan ne kadar karanlık maddenin geçtiğini bilmek istiyorsanız, sadece dört sayıyı çarpmanız gerekir: Bunlar karanlık maddenin yoğunluğu, karanlık maddenin çarpabileceği bir kişinin yüzey alanı ve karanlık maddenin hızıdır. dönem.
Genellikle bir kişinin yüzey alanı 1,7 metrekaredir. Karanlık madde rastgele açılarda göründüğünden, karanlık maddenin yaklaşık 0,6 metrekareye dokunduğu tahmin edilmektedir.
Güneş sistemimiz Samanyolu'nun merkezinde 200 km / s hızla dönüyor, ancak karanlık madde ekledikten sonra nispeten hızlı hareket etmesi gerekiyor: 350 km / s'ye yakın. Kısacası bu, karanlık maddenin Dünya'daki insanlara göre hareket hızının yaklaşık 400 km / s olduğu anlamına gelir. Ve bilmek istediğimiz herhangi bir zaman dilimini, her saniye, bir yılda bir veya sıradan bir insanın hayatını (100 yıl) hesaplayabiliriz.
İnsan vücudunda herhangi bir zamanda sadece 10-22 kg karanlık madde olmasına rağmen, daha büyük bir kısmı insan vücudundan geçmeye devam etmektedir. Her saniye, her insan vücuttan 2.5 × 10 ^ -16 kg karanlık madde geçirir; her yıl yaklaşık 10 ^ -8 kg karanlık madde insan vücudundan geçer; bir kişinin yaşamı boyunca, vücuttan toplamda yaklaşık 1 mg karanlık madde geçer.
Aslında, bu sayılar bize sadece bedenlerimiz ve içlerindeki şeyler hakkında bir şeyler bilmemizi sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda bize karanlık maddeyi aramayı nasıl hayal edeceğimizi de öğretiyor. Karanlık madde ister son derece düşük kütleli, ister son derece yüksek kaliteli parçacıklardan oluşsun, hepimiz bir kişiden ve belirli bir hacimdeki herhangi bir dedektörden geçen karanlık madde kütlesini biliyoruz. Karanlık madde kütlesinin bilindiğini varsayarsak, herhangi bir nesneden geçen karanlık madde parçacıklarının sayısını hesaplayabiliriz.
Onlarca yıldır, fizikçiler daha büyük ve daha hassas karanlık madde dedektörleri inşa ediyorlar ve karanlık madde ile normal madde arasındaki olası küçük etkileşimleri tespit etmeye çalışıyorlar. Günümüzün en gelişmiş dedektörleri, geri tepme veya diğer etkileşim belirtilerini aramak için son derece büyük çekirdekli atomları kullanır. Şimdiye kadar, tüm doğrudan tespit teknikleri başarısız oldu.
Bildiğimiz kadarıyla karanlık madde her yönden var. Çıplak gözümüzle görünmeyebilir, ancak yerçekimini hissedebiliriz. İnsanlar da dahil olmak üzere evrendeki tüm maddeden sanki hiç yokmuş gibi geçmiştir. Eğri uzay-zamanı etkilemesinin yanı sıra herhangi bir çarpışma veya etkileşim yaratmayacak, yığılmayacak, yığılmayacak veya karanlık atomlar veya karanlık moleküller gibi yapılar oluşturmayacaktır.
Bununla birlikte, eğer karanlık madde, normal madde veya radyasyonla en küçük çarpışma belirtilerine sahipse, onu tespit edebiliriz. Bir kişinin yaşamı boyunca, vücuttan yaklaşık bir miligram karanlık madde geçecektir. Bir karanlık madde parçacığı insan vücudundaki bir proton veya elektronla etkileşime girerse, onu tespit etme şansımız olur.
