Institutionen för fysik och astronomi

Vad är skillnaden mellan mörk materia och mörk energi?

2016-02-11

Vad är mörk materia och mörk energi? Och vad är skillnaden?

Frågan ställdes 2016-02-11.

Mörk materia och mörk energi låter ju väldigt lika och därför är det lätt att tro att de båda sakerna hänger ihop eller har med varandra att göra. Men så är det inte riktigt.

Mörk materia är materia som vi inte kan se, dvs. den är osynlig eller mörk. Detta låter kanske skumt eller onaturlig. Men om man tänker lite på vad det innebär för materia att vara synlig så ser man att det inte är så konstigt. För att något ska kunna vara synligt behöver det kunna interagera med ljus, och ljus är elektromagnetisk strålning, och för att interagera med detta behöver man ha elektrisk laddning.

Så elektriskt neutral materia kommer inte kunna interagera med ljus, och kommer alltså vara osynlig eller mörk. Vi har redan ett par kända exempel på sådana partiklar, nämligen neutrinos: de interagerar bara genom den svaga kraften och passerar därför rakt igenom det mesta och är svåra att upptäcka. Vi tror att mörk materia är en liknande partikel, som dock är mycket mer massiv och därför ännu svårare att upptäcka direkt.

Mörk materia interagerar dock, precis som allt annat i universum, genom gravitation, vilket är hur vi har upptäckt den och varför vi tror att den existerar. Man kan nämligen jämföra hur saker rör sig i omloppsbanor etc., med hur mycket ljus vi kan se, och när man gör det för galaxer och galaxhopar (dvs. stora samlingar av många galaxer), så ser man att det ser ut som om det finns mycket, mycket mer materia än vad vi kan se. Man kan då prova olika saker: antingen kan ju vår teori om hur gravitation funkar vara fel, eller så kan det finnas extra osynlig materia. Forskare har undersökt båda alternativen, och den stora majoriteten håller med om att mörk materia alternativet funkar mycket bättre.

Mörk energi är däremot något annat. Det är energin som finns i vakuum, det vill säga där det inte finns någon luft. Det visar sig i allmän relativitetsteori att man kan lägga till en term med vakuumenergi, en fri konstant i teorin helt enkelt. Fram tills ganska nyligen trodde folk att den konstanten var exakt lika med noll, men sen kom nya mätningar som visade att universums expansion verkar accelerera, och detta är precis följden av att sätta den konstanten positiv och inte lika med noll men ändå väldigt liten. Så därför tror vi att vakuumet har en liten positiv energi, vilket driver på universums expansion. Ingen vet dock varför konstanten egentligen finns där, och varför den är så liten till sin storlek: detta är ett av de största gåtorna i teoretisk fysik idag.

Elektromagnetisk strålning: 
synligt ljus är elektromagnetisk strålning, men utgör bara en liten del av hela spektrumet. Även radiovågor, mikrovågor (som i mikrovågsugn) och infraröd strålning (dvs. värmestrålning) är exempel på elektromagnetisk strålning. Allt som skiljer dem åt är deras våglängder.

Elektrisk laddning: 
en egenskap som bestämmer hur saker kan interagera med elektromagnetisk strålning, och hur de kan påverka andra laddade saker. Lika laddning stöter bort varandra, olika laddning attraherar.

Neutrinos: 
en fundamental partikel som inte är elektriskt laddad och har väldigt liten massa. Så de rör sig normalt sett väldigt snabbt och interagerar väldigt svagt med resten av världen. En stor mängd neutrinos har passerat igenom dig (och resten av jorden) under tiden det tog att läsa detta.

Allmän relativitetsteori: 
Einsteins teori som beskriver gravitationen, som publicerades 1915 och som stämmer med alla observationer än idag. Beskriver gravitationen som en krökning av rumtiden.

Frågan besvarades av Jacob Winding, doktorand på avdelningen teoretisk fysik vid institutionen för fysik och astronomi

Fler frågor

Ställ en fråga till forskare i fysik och astronomi

Har du en fråga om astronomi eller fysik så kan du ställa den till våra forskare, som svarar på dem i mån av tid. Forskarna har tyvärr inte möjlighet att svara på rena skoluppgifter.

Ett urval av frågorna presenteras sedan på sidan här.


captcha

* = Obligatoriska fält