Tommi Tenkanen: Pimeän aineen arvoitus

Osta kirja itsellesi

Vielä sata vuotta sitten ajateltiin, että kotigalaksimme on koko maailmankaikkeus. Kuluneet vuosikymmenet ovat tehokkaasti poistaneet ihmisen maailmankaikkeuden keskipisteestä. Elämme äärettömässä, laajenevassa universumissa, josta vain murto-osa on edes samanlaista ainetta kuin me.

Niin sanottua pimeää ainetta on arvioiden mukaan noin neljä kertaa niin paljon kuin tavanomaista ainetta; sitä materiaa, jonka kanssa tavalla tai toisella vuorovaikutamme. Kukaan ei vain toistaiseksi tiedä, mitä pimeä aine tarkemmin sanottuna on. Pimeä aine vuorovaikuttaa tavallisen aineen kanssa oikeastaan ainoastaan painovoiman kautta, joten siitä on olemassa vain epäsuoria havaintoja. Painovoima on suhteellisen heikko vuorovaikutus, ja pimeän aineen olemassaolo näkyykin lähinnä kosmologian mittakaavoissa – galaksijoukoissa ja universumin rakenteessa. Sen havainnointi ihmisen rakentamilla laitteilla on kokonaan toinen juttu. Pimeän aineen arvoitus pureutuu siihen, mitä tuosta 80 prosentista maailmankaikkeuden materiaa osataan tällä hetkellä sanoa.

Kirjassa käydään läpi kosmologian lyhyehkö historia; erityisesti ne havainnot ja mallinnustulokset, jotka ovat johtaneet kosmologit päätelmään, että pimeää ainetta ylipäätään täytyy olla olemassa. Kirjassa esitellään erilaisia menetelmiä, joilla pimeää ainetta on yritetty tai ollaan lähitulevaisuudessa yrittämässä havaita. Pimeän ja tavallisen aineen äärimmäisen heikon vuorovaikutuksen vuoksi fyysikot ja insinöörit ovat joutuneet venymään havaintolaitteistojen kanssa äärimmilleen. Tällä hetkellä merkittävimpiä havaintoja odotetaan vielä kansainvälisiltä suuren kokoluokan laitteistoilta kuten Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuslaitoksesta CERNistä, mutta jos pimeää ainetta ei pian löydy, niidenkin teho jää liian pieneksi.

Myös joitain outside-the-box -ideoita esitellään, esimerkiksi pimeän aineen hiukkasten törmäyksissä DNA-juosteisiin syntyvät virheet tai satojen miljoonien vuosien aikana syvällä maan sisällä kehittyneet mineraalien kidevirheet. Pimeän aineen havaitsijoille on luultavasti luvassa Nobel, joten kisassa on myös kohtuulliset panokset.

Toistaiseksi havainnot selittyvät parhaiten yhdenlaisella pimeän aineen hiukkasella, mutta on täysin mahdollista, että on olemassa kokonainen joukko pimeän aineen hiukkasia – jonkinlainen pimeän sektorin vastine hiukkasfysiikan standardimallille. Pimeän aineen teorioissa on kuitenkin myös ongelmia; havaintoja, joita teoriat eivät selitä. Esimerkiksi kosmologialle suhteellisen pienessä mittakaavassa mallinnukset ennustavat Linnunradalle paljon enemmän satelliittigalakseja kuin on havaittu – mitä niille on käynyt? Koska pimeän aineen vuorovaikutus havainnoimamme maailmankaikkeuden kanssa tapahtuu oleellisesti painovoiman välityksellä, matkan varrelle mahtuu myös yrityksiä muokata painovoimateoriaa siten, että havainnot, tai ainakin osa niistä, selittyvät. Hiukkasmuotoinen pimeä aine vetää kuitenkin pitemmän korren havaintojen selittämisessä.

Kosmologi Tommi Tenkanen kertoo pimeän aineen tutkimuksen tarinan rinnalla oman tutkijanuransa tarinan. Hän kertoo kohtaamisistaan alan kansainvälisten huippujen kanssa, ja esittelee myös suomalaisten kollegoidensa panosta kiehtovaan ongelmaan. Koko kirjassa on – ainakin yhdestä fysiikan kuumimmista tutkimusaiheista kertovaksi opukseksi – mukavan henkilökohtainen ote.

Joka luvun alussa tiivistetään hauskasti yhdellä virkkeellä, mihin luvussa tähdätään, ja luvun lopussa on puolisen sivun tiivistelmä keskeisimmistä asioista. Kirjan lopussa on myös esitelty lyhyesti kirjassa käytettyjä käsitteitä. Kirja sopii mainiosti kaikille, joita universumin ja fysiikan huimimmat ja kuumimmat aiheet kiinnostavat. Luonnontieteellisestä yleissivistyksestä ei ole lukijalle haittaa, mutta ei sitä välttämättä tarvita. Yhtään kaavaa kirjassa ei esitellä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Aikaisempia kirjavinkkejä

Ladataan lisää luettavaa...