Ciemna materia
Niewidzialna materia stanowiąca 27 procent wszechświata: natura, dowody i poszukiwania
Ciemna materia to hipotetyczna forma materii, która nie emituje, nie pochłania ani nie odbija światła, przez co jest niewidoczna dla teleskopów optycznych. Jej istnienie wynika z obserwacji astronomicznych: gwiazdy na obrzeżach galaktyk poruszają się zbyt szybko w stosunku do ilości widzialnej materii, a soczewkowanie grawitacyjne ujawnia masy znacznie przekraczające to, co widzimy. Szacuje się, że ciemna materia stanowi około 27 procent całkowitej energii-masy wszechświata, podczas gdy zwykła materia barionowa to zaledwie 5 procent.
Wśród kandydatów na cząstki ciemnej materii dominują WIMP-y: słabo oddziałujące masywne cząstki, aksjony oraz sterylne neutrina. Podziemne detektory, takie jak LUX-ZEPLIN w Stanach Zjednoczonych czy XENONnT we Włoszech, szukają śladów zderzeń WIMP-ów z jądrami atomów. Aksjonów poszukuje eksperyment ADMX w Seattle. Żaden z detektorów nie zarejestrował dotąd przekonującego sygnału, co zawęża dopuszczalny obszar parametrów.
Obserwacje kosmologiczne, zwłaszcza mapowanie kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła i rozkładu galaktyk, precyzyjnie określają gęstość ciemnej materii, nie ujawniając jednak jej natury. Teleskop Eulid ESA, wyniesiony w 2023 roku, tworzy szczegółową mapę rozkładu ciemnej materii w kosmosie na podstawie efektów soczewkowania grawitacyjnego. Wyjaśnienie natury ciemnej materii pozostaje jednym z największych otwartych problemów fizyki i kosmologii.
