Halo yang gelap dari materi gelap seberat bumi dan sebesar sistem suria kita adalah struktur pertama yang terbentuk di alam semesta, menurut perhitungan baru dari para saintis di University of Zurich, yang diterbitkan dalam terbitan Nature's minggu ini.
Galaksi kita sendiri masih mengandungi kuadrilion halos ini dengan satu yang diharapkan dapat melintasi Bumi setiap beberapa ribu tahun, meninggalkan jejak sinar gamma yang terang dan dapat dikesan setelahnya, kata para saintis. Hari ke hari, zarah-zarah gelap yang tidak terkira hujan turun di Bumi dan melalui badan kita tidak dapat dikesan.
"Halo bahan gelap ini adalah 'gam' graviti yang menarik bahan biasa, akhirnya membolehkan bintang dan galaksi terbentuk," kata Prof Ben Moore dari Institut Fizik Teoretis di University of Zurich, seorang pengarang bersama laporan Alam . "Struktur ini, blok bangunan dari semua yang kita lihat hari ini, mulai terbentuk lebih awal, hanya sekitar 20 juta tahun setelah ledakan besar."
Bahan gelap merangkumi lebih daripada 80 peratus jisim alam semesta, namun sifatnya tidak diketahui. Nampaknya secara intrinsik berbeza dengan atom yang membentuk bahan di sekeliling kita. Bahan gelap tidak pernah dapat dikesan secara langsung; kehadirannya disimpulkan melalui pengaruh graviti pada perkara biasa.
Para saintis Zurich mendasarkan perhitungan mereka pada calon utama bahan gelap, zarah teori yang disebut neutralino, yang dianggap telah diciptakan dalam ledakan besar. Hasilnya memerlukan beberapa bulan untuk mengecewakan zBox, sebuah komputer super baru yang direka dan dibina di University of Zurich oleh Moore dan Drs. Joachim Stadel dan Juerg Diemand, pengarang bersama laporan tersebut.
"Sehingga 20 juta tahun selepas ledakan besar, alam semesta hampir halus dan homogen," kata Moore. Tetapi sedikit ketidakseimbangan dalam pengedaran bahan memungkinkan graviti untuk membuat struktur biasa yang kita lihat hari ini. Kawasan dengan kepadatan jisim yang lebih tinggi menarik lebih banyak jirim, dan kawasan dengan kepadatan yang lebih rendah kehilangan jirim. Bahan gelap mencipta sumur graviti di ruang dan bahan biasa mengalir ke dalamnya. Galaksi dan bintang mulai terbentuk kira-kira 500 juta tahun setelah ledakan besar, sedangkan alam semesta berusia 13.7 bilion tahun.
Dengan menggunakan superkomputer zBox yang memanfaatkan kekuatan 300 pemproses Athlon, pasukan mengira bagaimana neutralinos yang dihasilkan dalam big bang akan berkembang dari masa ke masa. Neutralino telah lama menjadi calon yang disukai untuk "benda gelap yang sejuk," yang bermaksud ia tidak bergerak cepat dan dapat bergabung bersama untuk membuat sumur graviti. Netralino belum dapat dikesan. Ini adalah partikel "supersimetri" yang dicadangkan, sebahagian daripada teori yang cuba membetulkan ketidakkonsistenan dalam model standard partikel unsur.
Selama dua dekad yang lalu para saintis percaya bahawa netralinos dapat membentuk lingkaran materi gelap yang besar dan menyelimuti seluruh galaksi hari ini. Apa yang muncul dari pengiraan superkomputer zBox pasukan Zurich adalah tiga fakta baru dan penting: halo massa bumi terbentuk terlebih dahulu; struktur ini mempunyai teras yang sangat padat yang memungkinkan kuadilion bertahan selama bertahun-tahun di galaksi kita; juga halalo hal-hal gelap "miniatur" ini bergerak melalui galaksi inang mereka dan berinteraksi dengan bahan biasa semasa mereka melintas. Bahkan mungkin halo ini dapat mengganggu awan komet Oort yang jauh di luar Pluto dan mengirim serpihan melalui sistem suria kita.
"Pengesanan lingkaran netral ini sukar tetapi mungkin ?, kata pasukan itu. Halo sentiasa memancarkan sinar gamma, bentuk cahaya tertinggi, yang dihasilkan ketika neutralin bertabrakan dan memusnahkan diri.
"Halo yang lewat dalam hidup kita (seandainya kita sangat beruntung), akan cukup dekat bagi kita dengan mudah melihat jejak sinar gamma yang cerah," kata Diemand, sekarang di University of California di Santa Cruz.
Walau bagaimanapun, peluang terbaik untuk mengesan neutralinos adalah di pusat galaksi, di mana ketumpatan bahan gelap adalah yang paling tinggi, atau di pusat-pusat lingkaran netralino-massa Bumi yang berpindah ini. Kawasan yang lebih padat akan memberikan peluang pelanggaran neutralino yang lebih besar dan dengan itu lebih banyak sinar gamma. "Ini masih sukar untuk dikesan, seperti melihat cahaya lilin tunggal yang diletakkan di Pluto," kata Diemand.
Misi GLAST NASA, yang dirancang untuk dilancarkan pada tahun 2007, akan dapat mengesan isyarat ini sekiranya ada. Observatorium sinar gamma di darat seperti VERITAS atau MAGIC juga dapat mengesan sinar gamma dari interaksi neutralino. Dalam beberapa tahun akan datang, Large Hadron Collider di CERN di Switzerland akan mengesahkan atau menolak konsep supersimetri.
Imej dan animasi komputer halo neutralino dan struktur awal alam semesta berdasarkan simulasi komputer boleh didapati di http://www.nbody.net
Albert Einstein dan Erwin Schr? Dinger adalah antara profesor sebelumnya yang bekerja di Institut Fizik Teoretis di University of Zurich, yang memberikan sumbangan besar kepada pemahaman kita tentang asal usul alam semesta dan mekanik kuantum. Tahun 2005 adalah abad ke-100 karya Einstein yang paling luar biasa dalam fizik kuantum dan relativiti. Pada tahun 1905 Einstein memperoleh gelar doktor dari University of Zurich dan menerbitkan tiga makalah yang mengubah sains.
Catatan untuk editor: Komputer super inovatif yang direka oleh Joachim Stadel dan Ben Moore adalah kubus 300 pemproses Athlon yang saling dihubungkan oleh rangkaian berkelajuan tinggi dua dimensi dari Dolphin / SCI dan disejukkan oleh sistem aliran udara yang dipatenkan. Rujuk http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ untuk maklumat lebih lanjut. Stadel, yang mengetuai projek itu, menyatakan: "Ini adalah tugas yang menakutkan untuk mengumpulkan superkomputer kelas dunia dari ribuan komponen, tetapi ketika disiapkan, ia adalah yang terpantas di Switzerland dan komputer super berkepadatan tertinggi di dunia. Kod simulasi selari yang kita gunakan membahagikan pengiraan dengan mengedarkan bahagian-bahagian yang terpisah dari model model kepada pemproses yang berbeza. "
Sumber Asal: Institut Fizik Teori? Siaran Berita Universiti Zurich
