Dè a th' ann an Cùis Dhorcha?
Ann an reul-eòlas agus cosmology, tha grunn nithean ann a bhios ag adhbhrachadh iomagain agus toileachas am measg luchd-saidheans; is e aon dhiubh bun-bheachd “stuth dorcha”. Is dòcha gu bheil an teirm coltach ri rudeigin bho fhilm ficsean saidheans no nobhail co-fheall, ach tha stuth dorcha na fhìrinn fiosaigeach a bheir buaidh mhòr air ar cruinne-cè. Tha an artaigil seo ag amas air sgrùdadh a dhèanamh air dè a th’ ann an stuth dorcha, ciamar a lorg sinn e, agus carson a tha am bun-bheachd seo cho cudromach don tuigse againn air a’ chosmos.
Dè a th' ann an Cùis Dhorcha?
'S e seòrsa de stuth a th' ann an stuth dorcha nach eil a' leigeil a-mach no ag eadar-obrachadh le rèididheachd electromagnetic mar sholas. Mar sin, chan fhaicear e le teileasgopan àbhaisteach. Canar "dorcha" ris a' chùis seo chan ann air sgàth 's gu bheil e air a chòmhdach ann an dorchadas, ach air sgàth 's nach gabh a lorg gu dìreach le ionnstramaidean optigeach traidiseanta. Ach, a dh'aindeoin a neo-fhaicsinneachd, faodar làthaireachd stuth dorcha a lorg tro na buaidhean grabhataidh aige air stuth àbhaisteach mar rionnagan agus reul-chriosan.
Eachdraidh Lorg Cùis Dhorcha
Chaidh bun-bheachd na cùise dhorcha a mholadh an toiseach tràth san 20mh linn. Anns na 1930an, mhothaich an reul-eòlaiche Fritz Zwicky gu robh reul-chriosan ann an cruinneachaidhean (buidhnean de reul-chriosan) a’ gluasad ro luath airson an cuid mais a bhith ri fhaicinn. Nam b’ e mais a h-uile rud a b’ urrainn dhuinn fhaicinn, bu chòir dha na cruinneachaidhean a bhith a’ sgoltadh. Thug Zwicky ‘dunkle materie,’ no cùis dhorcha, sa Ghearmailtis air a’ mhais a bha a dhìth seo.
Chaidh an lorg seo a dhearbhadh nas fhaide air adhart le Vera Rubin agus Kent Ford anns na 1970n, nuair a lorg iad nach eil astar rothlach rionnagan ann an oirean a-muigh reul-chriosan a’ lùghdachadh le barrachd astar bhon ionad reul-chriosach. A rèir lagh grabhataidh Newton, bu chòir don astar rothlach lùghdachadh le barrachd astar, mura h-eil mais falaichte ann a bhios a’ cur feachd grabhataidh a bharrachd an gnìomh. Is e seo an rud ris an canar Crìoch Astar Rothlach no Lùb Rothlach ‘rèidh’, a’ toirt fianais làidir airson làthaireachd stuth dorcha.
Fianais airson gu bheil stuth dorcha ann
1. Astar Rothlaidh na Galax
Mar a chaidh ainmeachadh, tha ana-cainnt ann an astaran rothlach reul-chriosan a’ toirt seachad cuid den fhianais as làidire airson làthaireachd stuth dorcha. Às aonais stuth dorcha, chan urrainn don sgaoileadh mais a tha coltach ri bhith a’ mìneachadh nan astaran rothlach a chaidh fhaicinn.
2. Lionsa grabhataidh
Is e iongantas lionsachadh grabhataidh lùbadh solais bho nithean fad às air adhbhrachadh le mais dùmhail, leithid reul-chriosan no cruinneachaidhean reul-chriosan, a tha ann an slighe an t-solais. Tha beachdan air lionsachadh grabhataidh a’ nochdadh gu bheil am mais a tha ag adhbhrachadh a’ bhuaidh seo tòrr nas motha na tha follaiseach.
3. Miona-thonn Cùl-raoin Cosmach (CMB)
’S e an CMB an rèididheachd a tha air fhàgail bhon Big Bang a tha a’ dol tron chruinne-cè. Tha atharrachaidhean anns an CMB a’ toirt seachad fiosrachadh deatamach mu sgaoileadh stuth agus lùth anns a’ chruinne-cè thràth. Tha dàta bho shaidealan mar WMAP agus Planck a’ sealltainn nach eil cuibhreann mòr de stuth ag eadar-obrachadh le rèididheachd electromagnetic, a tha a’ ciallachadh a-rithist gu bheil stuth dorcha ann.
Teòiridhean mu dheidhinn Cùis Dhorcha
Tha an fhianais seo uile a’ nochdadh gu cunbhalach gu bheil rudeigin uabhasach trom ach do-fhaicsinneach a’ lìonadh na cruinne-cè. Ach, tha nàdar mionaideach stuth dorcha fhathast na dhìomhaireachd. Tha grunn theòiridhean ann gus mìneachadh dè a th’ ann an stuth dorcha:
1. Mìrean Stuth Dorcha
Is e aon teòiridh a tha a’ sìor fhàs mòr gu bheil stuth dorcha air a dhèanamh suas de ghràineanan nach deach an lorg fhathast. Is iad na prìomh thagraichean san roinn seo Mìrean Mòra Lag-Eadar-ghnìomhach (WIMPan) agus Axions. Is e gràineanan teòiridheach a th’ ann an WIMPan a bhios ag eadar-obrachadh a-mhàin tro ghrabhataidh agus an fheachd niùclasach lag, agus is e gràineanan ultra-aotrom a th’ ann an axions a thathar a’ moladh gus fuasgladh fhaighinn air cuid de dhuilgheadasan ann am Modail Coitcheann fiosaig gràinean.
2. Atharrachadh air Lagh na Grinne-thalmhainn
Is e roghainn eile, a tha fada nas connspaidiche, nach eil stuth dorcha ann idir, ach gur e lagh na grabhataidh mar a thuigeas sinn e an-dràsta a dh’ fheumadh atharrachadh. Bidh teòiridhean leithid Modified Newtonian Dynamics (MOND) agus teòiridh tensor-vector-scàlar na grabhataidh (TeVeS) a’ feuchainn ri lagh na grabhataidh ath-sgrùdadh gus astaran rothlach reul-chriosan a mhìneachadh gun fheum air stuth dorcha.
3. MACHOs
Tha MACHOan, no Massive Compact Halo Objects, nan nithean air leth dùmhail nach eil a’ leigeil a-mach mòran solais, leithid tuill dhubha, reultan neodron, agus planaidean ‘fàilligeadh’ ris an canar corragan donn. Ach, tha beachdan a’ sealltainn nach eil MACHOan gu leòr airson cunntas a thoirt air a’ mhòr-chuid den stuth dorcha a tha a dhìth gus ana-cainnt grabhataidh fhuasgladh.
Carson a tha Cùis Dhorcha cudromach?
Chan urrainnear cus a dhèanamh de chudromachd stuth dorcha ann an cosmology an latha an-diugh. Bidh stuth dorcha a’ toirt buaidh air cruthachadh agus mean-fhàs structaran mòra anns a’ chruinne-cè, leithid reul-chriosan agus cruinneachaidhean reul-chriosan. Às aonais stuth dorcha, is dòcha nach biodh reul-chriosan air an cruthachadh, no co-dhiù cha bhiodh iad air mairsinn mar a tha iad an-diugh.
1. Structar na Cruinne-cè: Bidh stuth dorcha ag obair mar ‘frèam stàilinn’ ann an togail a’ chosmos, a’ toirt seachad an tarraing grabhataidh a tha riatanach airson cruthachadh nan structaran a chì sinn.
2. Tuigse nas doimhne: Dh’fhaodadh faighinn a-mach dè a th’ ann an stuth dorcha lèirsinn ùr fhosgladh air fiosaig mìrean, is dòcha eadhon leantainn gu leasachadh laghan ùra fiosaigs.
3. Mean-fhàs na Cruinne-cè: Tha stuth dorcha a’ toirt sealladh air mar a dh’atharraich an cruinne-cè bhon staid thùsail aice às dèidh a’ Bhrag Mhòir chun a cruth làithreach.
Dùbhlain agus Ro-shealladh san Àm ri Teachd
Tha iomadh dùbhlan romhpa ann an rannsachadh air stuth dorcha. Leis nach eil e ag eadar-obrachadh le solas, tha e air leth duilich a lorg. Chaidh iomadh deuchainn a dhèanamh gus mìrean stuth dorcha a ghlacadh le bhith a’ cleachdadh lorgairean mìrean iom-fhillte, ach gu ruige seo chan eil na toraidhean air a bhith cinnteach.
San àm ri teachd, thathar an dùil gun toir innealan ùra leithid an Large Hadron Collider (LHC) agus an Advanced LIGO Observatory Wave Gravitational Observatory barrachd fiosrachaidh mu nàdar agus làthaireachd stuth dorcha. Dh’fhaodadh miseanan san àm ri teachd a chaidh a leasachadh le diofar bhuidhnean fànais dàta ùr a thoirt seachad a dh’ fhaodadh ar toirt nas fhaisge air tuigse fhaighinn air a’ mhion-fhiosrachadh mhòr seo.
Co-dhùnadh
Tha stuth dorcha na phàirt iongantach de dh’fhighe na cruinne-cè, a’ cluich pàirt chudromach ann an daineamaigs agus mean-fhàs reul-chriosan agus structaran mòra eile. Ged nach fhaicear e gu dìreach, tha a làthaireachd air a dhearbhadh tro na buaidhean grabhataidh aige a chithear ann am mòran de thachartasan reul-eòlais. Le rannsachadh agus deuchainnean leantainneach, is e ar dòchas aon latha tuigse iomlan fhaighinn air dè a th’ ann an stuth dorcha agus mar a bheir e buaidh air a’ chruinne-cè. Gus an uairsin, tha stuth dorcha fhathast mar aon de na dìomhaireachdan as inntinniche a tha a’ feitheamh ri bhith air fhuasgladh leis a’ chinne-daonna.
