Vật chất tối - có một cảm giác ngày càng lớn mà chúng ta đang tiến gần hơn để tìm ra bản chất thực sự của thứ khó nắm bắt này. Ít nhất là chúng tôi đang thực hiện một số thử nghiệm dường như (trên cơ sở lý thuyết) để có khả năng xác định nó - và nếu họ không giỏi, có lẽ đó là thời gian để suy nghĩ lại về toàn bộ trò chơi bóng.
Có hai yêu cầu khá riêng biệt đối với vật chất tối để hiểu ý nghĩa của bộ dữ liệu hiện tại và lược đồ lý thuyết của chúng ta về vũ trụ. Đầu tiên, Mô hình vũ trụ tiêu chuẩn (Lambda-Cold Dark Matter) yêu cầu 96% vũ trụ bao gồm những thứ có bản chất không xác định không thể quan sát trực tiếp.
Khoảng hai phần ba trong số những thứ chưa biết này có thể là vấn đề vì nó dường như phát triển khi vũ trụ phát triển - vì vậy chúng tôi gọi đó là năng lượng tối. Thành phần còn lại chúng ta gọi là vật chất tối vì nó đại diện cho một thành phần của mặt tối có khả năng tạo ra trọng lực. Nhưng đó là về nó. Trong bối cảnh này, vật chất tối được viện dẫn để cân bằng toán học - trong một tập hợp các công thức vốn đã gây căng thẳng cho sự tin cậy bằng cách nói với chúng ta rằng 96% vũ trụ là vô hình và không thể phát hiện được. Vì vậy, nếu đó là tất cả để tranh luận về trường hợp vật chất tối, bạn sẽ có lý nếu cảm thấy một chút hoài nghi.
Nhưng yêu cầu thứ hai đối với vật chất tối là có cơ sở hơn nhiều trong quan sát âm thanh và vật lý thông thường. Các thiên hà - và cách mà các thiên hà tập hợp và tương tác động - không có ý nghĩa gì nếu chúng chỉ bao gồm các loại vật chất hữu hình và đã biết khác nằm trong chúng. Dải Ngân hà tự quay theo cách có thể khiến phần lớn nó bay ra ngoài, nếu có thêm vật chất vô hình bổ sung tạo ra lực hấp dẫn bổ sung. Vì vậy, có những lý do hợp lý để nghĩ rằng thực sự có thể có một cái gì đó khác ngoài đó.
Có một sự phát triển gần đây về vật chất tối trong các thiên hà lùn - mặc dù điều này chủ yếu là về việc liệu các hạt vật chất tối kết tụ lại ở trung tâm hay liệu chúng có phải là các hạt năng lượng đang rít khắp thiên hà hay không. Rõ ràng dữ liệu phù hợp hơn với kịch bản thứ hai, thách thức quan điểm phổ biến rằng vật chất tối là ’lạnh và dễ bị vón cục.
Một đánh giá tài liệu gần đây về Arxiv cung cấp một phạm vi bao quát toàn diện về tình trạng hiện tại của khoa học vật chất tối. Dữ liệu ban đầu từ tàu vũ trụ PAMELA, cho thấy dòng tia vũ trụ dị thường, khuyến khích suy đoán rằng điều này có thể xảy ra do vật chất tối hủy diệt hoặc phân rã. Giả thuyết này không nhận được sự ủng hộ rộng rãi, nhưng suy đoán như vậy gần đây đã được hồi sinh khi FERMI-LAT tìm thấy dòng positron bất ngờ (tức là phản vật chất) - tiếp theo là thông báo rằng FERMI-LAT và các kính viễn vọng khác sẽ thực hiện tìm kiếm chuyên dụng cho các dòng tia gamma phát sinh từ sự hủy diệt vật chất tối hoặc sự phân rã. Ở đây người ta cho rằng - hoặc ít nhất là giả thuyết - rằng vật chất tối có thể bị phá hủy trong các trung tâm thiên hà nóng, dày đặc và năng động, bao gồm cả thiên hà của chúng ta.
Vì vậy, khoa học vũ trụ có thể cung cấp ít nhất bằng chứng hoàn cảnh cho một trong những bí ẩn lớn nhất trong khoa học vũ trụ - mặc dù tất cả các phát hiện cho đến nay vẫn chưa có kết luận rõ ràng nhất.
Các thí nghiệm trên trái đất đang tìm kiếm bằng chứng trực tiếp hơn về bản chất hạt của vật chất tối. Ví dụ, Máy Va chạm Hadron Lớn đang tìm kiếm các dấu hiệu của chữ ký hạt siêu đối xứng. Neutino được giả thuyết sẽ phù hợp với các đặc điểm giả thuyết của hạt vật chất tối (một hạt tương tác yếu với vật chất khác, có điện tích trung tính, ổn định theo thời gian vũ trụ và không có điện tích màu), nhưng không có dấu hiệu của neutino, hoặc bất cứ điều gì khác rõ ràng siêu đối xứng, cho đến nay.
Ngoài ra còn có các thí nghiệm, như DAMA / LIBRA, các mỏ than sâu và tương tự, được thiết kế để xác định trực tiếp các hạt lớn tương tác yếu - mặc dù các phát hiện một lần nữa cho đến nay đều không có kết luận.
Và ‘tất cả một chút không kết luận là một tuyên bố đại diện cho tình trạng khoa học vật chất tối hiện tại - chúng tôi vẫn tự tin rằng có một cái gì đó ngoài kia, nhưng (bắt buộc chơi chữ) chúng ta vẫn ở trong bóng tối nhiều như mọi khi về chính xác nó là gì.
Đọc thêm: Capoziello et al Vấn đề thiếu vật chất: Từ tìm kiếm vật chất tối đến các giả thuyết thay thế.
