Universi, siç e njohim sot, përbëhet nga një përzierje e çuditshme dhe komplekse e materies dhe energjisë. Megjithatë, ajo që është më intriguese për shkencëtarët dhe astronomët është fakti se pjesa më e madhe e universit nuk mund të shihet drejtpërdrejt. Ndoshta zbulimi më i madh i shekullit të 20-të në fushën e kozmologjisë është koncepti i “materies së errët”, një formë e pazakontë e materies që përbën rreth 85% të të gjithë masës së universit, por që nuk lëshon apo absorbon dritë, duke e bërë atë të padukshme për instrumentet tona të zakonshme të vëzhgimit. Në këtë artikull, do të shqyrtojmë çfarë është materia e errët, pse është kaq e rëndësishme për të kuptuar strukturën e universit dhe përpjekjet për të zbuluar natyrën e saj të vërtetë.

1. Çfarë është Materia e Errët?

Materia e errët është një lloj materie hipotetike që nuk ndërvepron me dritën apo me forcat elektromagnetike, duke e bërë atë të padukshme. Ajo nuk mund të detektohet drejtpërdrejt nga asnjë teleskop apo aparat i ndjeshëm ndaj rrezatimit elektromagnetik. Megjithatë, prania e saj mund të ndjehet përmes gravitetit. Shkencëtarët e dinë se materia e errët ekziston për shkak të efekteve gravitacionale që ajo ka në galaktikat dhe grupimet e galaktikave.

Ky koncept u bë i njohur për herë të parë në vitin 1933, kur astronomi Fritz Zwicky vëzhgoi lëvizjen e galaktikave në grupin e Komës dhe konstatoi se kishte shumë më tepër gravitet sesa mund të shpjegohej nga masa e dukshme e yjeve dhe galaktikave të pranishme. Ai hipotezoi se një lloj materie e padukshme duhej të ekzistonte për të shpjeguar këtë disbalancë gravitetale.

2. Si Ndikon Materia e Errët në Univers?

Roli i materies së errët është thelbësor për të kuptuar strukturën dhe evolucionin e universit. Ajo është përgjegjëse për formimin dhe stabilizimin e galaktikave dhe strukturave më të mëdha të universit, duke vepruar si një “skelet” gravitetal që mban gjithçka së bashku. Pa materien e errët, galaktikat nuk do të kishin mjaftueshëm masë për të mbajtur yjet dhe pluhurin që ndodhet brenda tyre. Në vend të kësaj, këto struktura do të shpërbëheshin me kalimin e kohës.

Një nga dëshmitë më të qarta për ekzistencën e materies së errët vjen nga studimi i kurbave të rrotullimit të galaktikave. Nëse një galaktikë do të përbëhej vetëm nga materia e dukshme, ne do të prisnim që yjet në skajet e jashtme të saj të lëviznin më ngadalë se yjet afër qendrës, sipas ligjeve të gravitetit të Njutonit. Megjithatë, astronomët kanë vëzhguar se yjet në pjesët e jashtme të galaktikave rrotullohen me të njëjtën shpejtësi si yjet më afër qendrës. Kjo është një shenjë e qartë që ekziston një formë e padukshme e materies, që kontribuon me gravitetin e saj në ruajtjen e shpejtësisë së rrotullimit të galaktikës.

3. Zbulimi i Materies së Errët: Përpjekjet Shkencore

Ndonëse dëshmitë për ekzistencën e materies së errët janë të fuqishme, natyra e saj mbetet një nga pyetjet më të mëdha të fizikës moderne. Një sërë eksperimentesh kanë për qëllim të detektojnë pjesëzat që përbëjnë materien e errët, por deri më sot, ato ende nuk janë identifikuar.

Pjesëzat Kandidatë për Materien e Errët: Një nga teoritë më të pranuara është se materia e errët përbëhet nga pjesëza subatomike që nuk ndërveprojnë me dritën. Kandidatët kryesorë për këto pjesëza janë të ashtuquajturat WIMP (Weakly Interacting Massive Particles – Pjesëza të Mëdha me Ndërveprim të Dobët). Këto pjesëza, nëse ekzistojnë, ndërveprojnë shumë dobët me materien e zakonshme, çka i bën jashtëzakonisht të vështira për t’u zbuluar.

Eksperimentet për Materien e Errët: Nëpër laboratore në të gjithë botën, shkencëtarët po punojnë për të zbuluar materien e errët duke përdorur detektorë të ndjeshëm që mund të ndjejnë ndikimin e pjesëzave të saj. Një nga eksperimentet më të mëdha është në Laboratorin e Gran Sasso në Itali, ku eksperimentet kërkojnë ndonjë ndërveprim të rrallë mes materies së errët dhe materies së zakonshme. Një tjetër eksperiment i rëndësishëm është kryer në thellësi të Tokës, si eksperimenti LUX-ZEPLIN në Shtetet e Bashkuara, i cili synon të kapë sinjalet që vijnë nga pjesëzat WIMP.

4. Simulimet dhe Modelet e Universit me Materien e Errët

Shkencëtarët kanë zhvilluar modele të kompjuterizuara për të simuluar universin duke përfshirë materien e errët, dhe këto simulime kanë treguar se ajo është thelbësore për formimin e galaktikave dhe të grupeve të galaktikave. Në këto modele, pa gravitetin shtesë të siguruar nga materia e errët, universi nuk do të kishte strukturën që shohim sot. Simulimi “Illustris”, një nga më të mëdhenjtë e bërë ndonjëherë, ka treguar sesi materia e errët ndihmon në formimin e strukturave të mëdha të universit, duke përfshirë galaktikat dhe vrimat e zeza supermasive.

5. Teori Alternative: A Është Materia e Errët e Nevojshme?

Ndërkohë që shumica e shkencëtarëve besojnë se materia e errët është reale, ka edhe teori alternative që përpiqen të shpjegojnë anomalitë gravitacionale pa u mbështetur tek ajo. Një nga këto teori është Modified Newtonian Dynamics (MOND), e cila sugjeron se ligjet e gravitetit të Njutonit nuk janë të plota në shkallë të mëdha kozmike. Sipas kësaj teorie, graviteti ndryshon pak në distanca të mëdha, çka mund të shpjegojë rrotullimin e pazakontë të galaktikave pa nevojën e materies së errët.

Megjithatë, shumica e shkencëtarëve mendojnë se provat për ekzistencën e materies së errët janë të pakundërshtueshme, dhe teoria e MOND mbetet e diskutueshme. Përveç kësaj, teoria e materies së errët është mbështetur nga një numër vëzhgimesh të tjera, duke përfshirë ndikimin e saj në rrezatimin e mikrovalëve të sfondit kozmik dhe përplasjet e grupeve të galaktikave.

E Ardhmja e Studimit të Materies së Errët

Ndonëse ne ende nuk e dimë saktësisht se çfarë është materia e errët, përpjekjet për ta kuptuar atë po vazhdojnë me ritme të shpejta. Zbulimi i materies së errët do të kishte pasoja të mëdha për të kuptuar natyrën e universit dhe ligjet e tij themelore. Një zbulim i tillë do të na ndihmonte të kuptonim më mirë se si janë formuar galaktikat, çfarë ndodh në brendësinë e vrimave të zeza dhe si evoluon universi në shkallë të madhe.

Nëse një ditë shkencëtarët arrijnë të detektojnë materien e errët, ky do të ishte një nga zbulimet më të rëndësishme në historinë e fizikës. Ndërkohë, enigma e saj mbetet një nga sfidat më të mëdha dhe më intriguese për studiuesit e kozmosit.

Burimet e informacionit:

• Zwicky, Fritz. “On the Masses of Nebulae and of Clusters of Nebulae.” The Astrophysical Journal, 1933.
• Bennett, C. L., et al. “Nine-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Final Maps and Results.” The Astrophysical Journal Supplement Series, 2013.
• Bertone, Gianfranco, and Dan Hooper. “History of Dark Matter.” Reviews of Modern Physics, 2018.