Eine unsichtbare Zivilisation kann direkt vor Ihrer Nase existieren. Obwohl wir wissen, dass gewöhnliche Materie nur für 1/20 der Energie des Universums und 1/6 der von Materie getragenen Energie verantwortlich ist (und alles andere auf Kosten der dunklen Energie geht), betrachten wir gewöhnliche Materie als eine sehr wichtige Komponente. Mit Ausnahme der Kosmologen konzentrieren sich fast alle Menschen auf gewöhnliche Materie, obwohl dies aus energetischer Sicht nicht so wichtig ist.
Gewöhnliche Materie liegt uns natürlich mehr am Herzen, weil wir daraus gemacht sind - wie die gesamte materielle Welt, in der wir leben. Wir interessieren uns aber auch für sie wegen der Vielfalt ihrer Interaktionen. Die Wechselwirkungen gewöhnlicher Materie umfassen elektromagnetische, schwache und starke - sie helfen der Materie, komplexe dichte Systeme zu bilden. Dank der nicht-gravitativen Kräfte der Natur, die für Wechselwirkungen verantwortlich sind, existieren nicht nur Sterne, sondern auch Steine, Ozeane, Pflanzen und Tiere. So wie der Nachtschwärmer stärker von Alkohol beeinflusst wird als die anderen Bestandteile von Bier, so wirkt sich gewöhnliche Materie, obwohl sie einen kleinen Teil der Energiedichte trägt, viel deutlicher auf sich selbst und die Umwelt aus als etwas, das gerade vorbeigeht.
Die uns vertraute sichtbare Materie kann als privilegierter Prozentsatz - genauer gesagt 15% - der Materie betrachtet werden. In Wirtschaft und Politik beeinflussen 1% der Menschen Entscheidungen und Regeln, und die restlichen 99% der Bevölkerung stellen Infrastruktur und Unterstützung bereit - pflegen Gebäude, halten Städte am Laufen und liefern Lebensmittel. Ebenso beeinflusst gewöhnliche Materie fast alles, was wir beobachten, und dunkle Materie trägt in ihrer Fülle und Allgegenwart zur Bildung von Clustern und Galaxien bei, stellt die Bildung von Sternen sicher, hat jedoch nur geringe Auswirkungen auf unsere unmittelbare Umgebung.
Die Strukturen in unserer Nähe werden von gewöhnlicher Materie bestimmt. Es ist verantwortlich für die Bewegung unseres Körpers, für die Energiequellen, die unsere Wirtschaft antreiben, für den Computerbildschirm oder das Papier, auf dem Sie dies lesen, und für fast alles, was Sie sich vorstellen können. Wenn etwas so interagiert, dass es gemessen werden kann, ist es Aufmerksamkeit wert, weil es unsere Umwelt beeinflussen kann.
Normalerweise hat dunkle Materie diesen interessanten Einfluss und diese Struktur nicht. Es wird angenommen, dass dunkle Materie der Klebstoff ist, der Galaxien und ihre Cluster in amorphen Wolken hält. Aber was ist, wenn es nicht so ist und nur unsere Voreingenommenheit - und Unwissenheit, die Wurzel der Voreingenommenheit - unsere Missverständnisse verursacht?
Im Standardmodell gibt es sechs Arten von Quarks, drei Arten geladener Leptonen (einschließlich eines Elektrons), drei Arten von Neutrinos, Teilchen, die für alle Kräfte verantwortlich sind, und das neu entdeckte Higgs-Boson. Was ist, wenn die Welt der dunklen Materie vielleicht nicht so sehr, aber auch vielfältig ist? In diesem Fall sind die Wechselwirkungen der Dunklen Materie vernachlässigbar, aber ein kleiner Teil davon interagiert mit Kräften, die den Kräften der gewöhnlichen Materie ähneln. Die reiche und komplexe Struktur von Partikeln und Kräften des Standardmodells ist für viele interessante Phänomene verantwortlich. Wenn dunkle Materie eine interagierende Komponente hat, kann sie auch Einfluss haben.
Wenn wir Kreaturen wären, die aus dunkler Materie bestehen, wäre es falsch zu glauben, dass alle Teilchen gewöhnlicher Materie gleich sind. Vielleicht machen Menschen aus gewöhnlicher Materie den gleichen Fehler. Angesichts der Komplexität der SM-Teilchenphysik, die die einfachsten uns bekannten Bestandteile der Materie beschreibt, erscheint es seltsam anzunehmen, dass die gesamte dunkle Materie nur aus einer Art von Teilchen besteht. Warum nicht annehmen, dass ein Teil davon seinen eigenen Interaktionen unterliegt?
In diesem Fall hat dunkle Materie ebenso wie gewöhnliche Materie aus verschiedenen Arten von Partikeln besteht und alle diese grundlegenden Bestandteile durch unterschiedliche Ladungskombinationen interagieren, auch unterschiedliche Bestandteile - und mindestens eine Art solcher Teilchen wird an nicht-gravitativen Wechselwirkungen teilnehmen … SM-Neutrinos werden im Gegensatz zu den sechs Arten von Quarks nicht durch elektrische Kraft oder starke Wechselwirkungen beeinflusst.
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Ebenso ist es möglich, dass eine Art von Partikeln der dunklen Materie schwach ist oder mit nichts außer durch die Schwerkraft interagiert, aber etwa 5% der Partikel erfahren andere Wechselwirkungen. Basierend auf der Untersuchung gewöhnlicher Materie können wir sagen, dass diese Option wahrscheinlicher ist als die übliche Annahme über das Vorhandensein eines schwach wechselwirkenden Teilchens.
Es ist ein Fehler für ausländische PR-Leute, zu versuchen, die Kultur eines anderen Landes zusammenzufassen und die Tatsache zu ignorieren, dass es eine Vielfalt geben kann, die für ihr eigenes Land offensichtlich ist. So wie ein guter Unterhändler beim Versuch, verschiedene Kulturen zu vergleichen, nicht die Vorherrschaft eines Sektors der Gesellschaft über einen anderen annimmt, sollte ein unvoreingenommener Wissenschaftler nicht davon ausgehen, dass dunkle Materie nicht so interessant ist wie gewöhnliche Materie, und es fehlt eine Vielzahl von Materie, ähnlich der Was ist in unserem.
Der populärwissenschaftliche Schriftsteller Corey S. Powell, der über unsere Forschungen in der Zeitschrift Discover berichtete, begann seinen Artikel mit der Aussage, er sei ein "Chauvinist der Lichtmaterie" - und wir alle auch. Er meinte, wir denken, dass die Angelegenheit, die wir kennen, wichtiger und daher komplexer und interessanter ist. Sehr ähnliche Ansichten wurden durch die kopernikanische Revolution aufgehoben. Aber die meisten Menschen bestehen darauf, dass ihre Sichtweise und ihr Glaube an unsere Bedeutung der realen Welt entsprechen.
Viele Komponenten der gewöhnlichen Materie interagieren auf unterschiedliche Weise und beeinflussen die Welt auf unterschiedliche Weise. Vielleicht hat dunkle Materie unterschiedliche Teilchen mit unterschiedlichen Verhaltensweisen, die die Struktur des Universums auf messbare Weise beeinflussen.
Als ich anfing, teilweise wechselwirkende dunkle Materie zu untersuchen, war ich überrascht, dass fast niemand dachte, dass die Annahme, dass nur gewöhnliche Materie eine Vielzahl von Arten von Partikeln und Wechselwirkungen aufweist, eine arrogante Täuschung ist. Einige Physiker haben versucht, Modelle wie "Spiegel-Dunkle Materie" zu analysieren, in denen Dunkle Materie alles wiederholt, was für das Gewöhnliche typisch ist. Aber solche Beispiele sind exotisch. Ihre Konsequenzen lassen sich nur schwer mit dem kombinieren, was wir wissen.
Mehrere Physiker haben mehr Kommunikationsmodelle für die Wechselwirkung dunkler Materie untersucht. Sie gingen aber auch davon aus, dass alle dunkle Materie gleich ist und dieselben Wechselwirkungen eingeht. Niemand gab die einfache Möglichkeit zu, dass, obwohl der größte Teil der dunklen Materie nicht mit gewöhnlicher Materie interagiert, ein kleiner Teil davon dies kann.
Einer der Gründe dafür ist verständlich. Die meisten Menschen glauben, dass eine neue Art von dunkler Materie die meisten beobachteten Phänomene nicht beeinflusst, wenn es sich nur um einen kleinen Teil der dunklen Materie handelt. Wir konnten noch nicht einmal die wichtigste Komponente der Dunklen Materie beobachten, und es scheint verfrüht, sich mit ihrer kleinen Komponente zu befassen.
Aber wenn wir uns daran erinnern, dass gewöhnliche Materie nur 20% der Energie der Dunkelheit trägt, während die meisten von uns nur sie bemerken, können wir verstehen, wo diese Logik falsch ist. Materie, die durch stärkere nicht-gravitative Kräfte interagiert, kann interessanter und einflussreicher sein als die meisten schwach wechselwirkenden Materien.
Dies gilt für gewöhnliche Materie. Es ist trotz seiner geringen Anzahl übermäßig mächtig, da es zu dichten Scheiben schrumpft, aus denen sich Sterne, Planeten, Erde und Leben bilden können. Die geladene Komponente der Dunklen Materie kann - obwohl möglicherweise nicht so viel davon vorhanden ist - auch schrumpfen und Scheiben bilden, wie beispielsweise die sichtbare Scheibe in der Milchstraße. Es kann sogar zu Objekten kondensieren, die wie Sterne aussehen. Im Prinzip kann eine solche Struktur beobachtet werden, und vielleicht ist dies sogar einfacher als gewöhnliche kalte dunkle Materie, die in einem riesigen kugelförmigen Lichthof verstreut ist.
Wenn man so denkt, wächst die Anzahl der Möglichkeiten schnell. Schließlich ist Elektromagnetismus nur eine von mehreren nicht-gravitativen Wechselwirkungen, die Partikel im Standardmodell erfahren. Zusätzlich zu der Kraft, die Elektronen an Kerne bindet, erfahren SM-Teilchen schwache und starke Kernwechselwirkungen. In der Welt der gewöhnlichen Materie können auch andere Wechselwirkungen existieren, aber sie sind bei den uns zur Verfügung stehenden Energien so schwach, dass sie noch niemand beobachtet hat. Aber selbst das Vorhandensein von drei nicht-gravitativen Wechselwirkungen deutet darauf hin, dass neben dem dunklen Elektromagnetismus auch nicht-gravitative Wechselwirkungen im dunklen Sektor vorhanden sein können.
Vielleicht wird die Dunkle Materie neben elektromagnetischen Kräften auch von Kernkräften beeinflusst. Es ist möglich, dass sich dunkle Sterne aus dunkler Materie bilden können, in denen Kernreaktionen stattfinden, aufgrund derer Strukturen gebildet werden, die sich der gewöhnlichen Materie ähnlicher verhalten als die dunkle Materie, die ich bisher beschrieben habe. In diesem Fall kann die dunkle Scheibe dunkle Sterne enthalten, die von dunklen Planeten umgeben sind, die aus dunklen Atomen bestehen. Dunkle Materie kann dieselbe Komplexität haben wie gewöhnliche Materie.
Teilweise wechselwirkende dunkle Materie bietet einen fruchtbaren Boden für Spekulationen und inspiriert uns, Möglichkeiten zu erkunden, die wir sonst nicht untersucht hätten. Autoren und Filmemacher mögen all diese zusätzlichen Kräfte und Konsequenzen, die im dunklen Sektor lauern, sehr verlockend finden. Sie könnten sogar die Existenz eines dunklen Lebens parallel zu unserem suggerieren. In diesem Fall könnten anstelle der üblichen animierten Kreaturen, die mit anderen animierten Kreaturen kämpfen oder in seltenen Fällen mit ihnen arbeiten, Kreaturen aus dunkler Materie über den Bildschirm marschieren, was die gesamte Aktion auf sich ziehen würde.
Aber es wäre nicht so interessant zu sehen. Das Problem ist, dass es Filmemachern schwer gefallen wäre, ein dunkles Leben zu filmen, das für uns unsichtbar ist. Selbst wenn es dunkle Wesen gäbe, würden wir nichts davon wissen. Sie wissen vielleicht nicht, wie süß ein dunkles Leben sein könnte - und Sie werden es mit ziemlicher Sicherheit nicht tun.
Während es Spaß macht, über die Möglichkeiten des dunklen Lebens zu spekulieren, ist es viel schwieriger herauszufinden, wie man es beobachtet - oder zumindest seine Existenz durch Indizien zu erkennen. Es ist ziemlich schwierig, Leben zu finden, das aus denselben Komponenten besteht wie wir, obwohl die Suche nach extrasolaren Planeten im Gange ist. Aber der Beweis für die Existenz des dunklen Lebens, falls es existiert, wird noch schwerer zu fassen sein als der Beweis für die Existenz des gewöhnlichen Lebens in fernen Welten.
In jüngerer Zeit konnten wir Gravitationswellen beobachten, die von riesigen Schwarzen Löchern ausgehen. Wir haben praktisch keine Chance, die Schwerkraft einer dunklen Kreatur oder einer ganzen Armee dunkler Kreaturen zu entdecken, egal wie nahe sie uns sind.
Im Idealfall möchte ich irgendwie mit diesem neuen Sektor kommunizieren. Aber wenn dieses neue Leben nicht von den uns bekannten Kräften beeinflusst wird, wird dies nicht passieren. Obwohl wir die Schwerkraft mit ihnen teilen, wäre ein solcher Einfluss eines einzelnen Objekts oder einer einzelnen Lebensform zu schwach, um ihn zu erkennen. Nur sehr große Objekte wie eine Scheibe in der Ebene der Milchstraße können die beobachteten Effekte erzeugen.
Dunkle Objekte oder dunkles Leben können sehr nahe bei uns existieren - aber wenn die Gesamtmasse der dunklen Materie klein ist, werden wir nichts davon wissen. Selbst mit moderner Technologie oder welcher Technologie auch immer, die wir uns vorstellen können, können nur sehr spezifische Fähigkeiten getestet werden. Das so aufregende „Schattenleben“hat wahrscheinlich keine greifbaren Konsequenzen und kann eine verführerische, aber unerreichbare Gelegenheit sein. Aber das dunkle Leben ist eine sehr lockere Annahme. Wissenschaftler werden kein Problem damit haben, es zu erschaffen, aber das Universum hat viel mehr Hindernisse dafür. Es ist nicht klar, welche der Varianten chemischer Wechselwirkungen das Leben unterstützen können, und wir wissen nicht, welche Art von Umgebung für die Varianten benötigt wird, die dazu in der Lage sind.
Trotzdem kann im Prinzip dunkles Leben direkt vor unserer Nase existieren. Aber ohne stärkere Interaktion mit der Sache unserer Welt kann es Spaß machen, kämpfen, aktiv oder passiv sein - und wir werden nie davon erfahren. Interessanterweise können Interaktionen in der dunklen Welt, unabhängig davon, ob es sich um Leben handelt oder nicht, die Struktur messbar beeinflussen. Und dann können wir viel mehr über die dunkle Welt lernen.
