Σύμφωνα με τους αρχαίους Έλληνες, το σύμπαν απαρτίζεται από τέσσερα βασικά, θεμελιώδη στοιχεία: φωτιά, νερό, αέρας, γη. Μέσω αλληλεπιδράσεων και αναμίξεων, οι αρχαίοι ημών πρόγονοι πίστευαν ότι τα τέσσερα αυτά στοιχεία οικοδομούσαν όλα τα υλικά και άυλα αντικείμενα που υπάρχουν στον κόσμο. Ο Αριστοτέλης, μάλιστα, πρότεινε την ύπαρξη ενός πέμπτου στοιχείου, του αιθέρα, ο οποίος θα ήταν υπεύθυνος για την οικοδόμηση των επουράνιων σωμάτων – όπως οι πλανήτες και τα αστέρια. Δεν ήταν δυνατόν αυτά τα ‘εξωγήινα’ αντικείμενα να ήταν φτιαγμένα με τα ίδια στοιχεία που συναντά κανείς στη Γη, έτσι;

Σήμερα βέβαια, γνωρίζουμε ότι αυτή η αντίληψη είναι εντελώς εσφαλμένη. Τα δομικά στοιχεία της κανονικής ύλης είναι τα άτομα ή αλλιώς χημικά στοιχεία. Μερικά γνωστά χημικά στοιχεία είναι το οξυγόνο, το υδρογόνο, ο σίδηρος, ο άνθρακας, το ασβέστιο, το χλώριο και η λίστα πάει λέγοντας. Το 1869, ο Μεντελέεβ οργάνωσε τα χημικά στοιχεία σύμφωνα με τις ιδιότητές τους σε ένα πίνακα, τον γνωστό μας περιοδικό πίνακα. Μέχρι τώρα γνωρίζουμε την ύπαρξη 118 χημικών στοιχείων, 94 από τα οποία έχουν βρεθεί με φυσικό τρόπο στη Γη – τα υπόλοιπα 24 είναι συνθετικά προϊόντα ατομικών αντιδράσεων.

abgi-uk.com

Τα χημικά στοιχεία μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους και να σχηματίσουν χημικές ενώσεις.  Μια τέτοια ένωση είναι το νερό, καθώς ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Άλλες γνωστές χημικές ενώσεις είναι το διοξείδιο του άνθρακα, το υδροχλώριο, το χλωριούχο νάτριο (το καθημερινό μας αλάτι), η ζάχαρη κτλ. Στη Βιολογία καίριο ρόλο παίζουν οι οργανικές ενώσεις, καθώς αποτελούν κύριο συστατικό κάθε ζωντανού οργανισμού. Οι οργανικές ενώσεις είναι χημικές ενώσεις οι οποίες περιέχουν δεσμούς άνθρακα – υδρογόνου και, μεταξύ άλλων, είναι υπεύθυνες για τον σχηματισμό αμινοξέων, πρωτεϊνών καθώς και του ίδιου του DNA. 

sciencemag.org

Σε αυτό το σημείο πρέπει να παραδεχτώ ότι προηγουμένως σας είπα ένα μικρό ψεματάκι. Βλέπετε, τα χημικά στοιχεία δεν είναι οι βασικοί λίθοι του σύμπαντός μας, καθώς και αυτά, με τη σειρά τους, αποτελούνται από μικρότερα σωματίδια – τα λεγόμενα υποσωματίδια. Το άτομο δεν είναι άτμητο λοιπόν! Τα βασικά συστατικά ενός ατόμου είναι τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια.  Τα πρωτόνια και τα νετρόνια σχηματίζουν τον πυρήνα του ατόμου, ενώ τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από αυτόν, σχηματίζοντας ένα ηλεκτρονικό νέφος.

Μπορούμε όμως να σκάψουμε βαθύτερα! Παρόλο που τα ηλεκτρόνια θεωρούνται βασικά σωματίδια, το ίδιο δεν ισχύει για τα πρωτόνια και τα νετρόνια, καθώς αποτελούνται από ακόμη μικρότερα σωματίδια, τα οποία λέγονται κουάρκς. Τα κουάρκς μπορούν να σχηματίσουν πληθώρα άλλων σωματιδίων τα οποία χωρίζουμε σε βαρυόνια, τα οποία αποτελούνται από τριά κουάρκς, και μεσόνια, τα οποία αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα άντι-κουάρκ. Όπα όπα! Τι είναι το άντι-κουάρκ; Τι είναι η αντί-ύλη;

Αντι-ύλη είναι κάθε ύλη που απαρτίζεται από αντί-σωματίδια. Κάθε θεμελιώδες σωματίδιο πιστεύεται ότι έχει το άντι-σωματίδιό του, το οποίο είναι ολόιδιο με αυτό, αλλά με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Για παράδειγμα, το ποζιτρόνιο, το αντί-σωματίδιο του ηλεκτρονίου, έχει ίδια μάζα, ίδιες ιδιότητες με το ηλεκτρόνιο, με τη μόνη όμως διαφορά ότι το φορτίο του είναι θετικό αντί αρνητικό. 

Τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκς δεν είναι τα μόνα θεμελιώδη σωματίδια. Σύμφωνα με την τωρινή μας αντίληψη, το Βασικό Μοντέλο της Σωματιδιακής Φυσικής απαρτίζεται από έξι είδη κουάρκς (up, down, charm, strange, top, bottom), τρία είδη λεπτονιών με τα αντίστοιχα νετρίνο τους (ηλεκτρόνιο, μιόνιο, ταυ) και πέντε είδη μποζονίων (φωτόνιο, μποζόνιο W, μποζόνιο Ζ, γκλουόνιο, μποζόνιο Χιγκς).

upload.wikimedia.org

Η ιστορία δεν τελειώνει όμως εδώ! Εάν προσέξατε, προηγουμένως ανέφερα την λέξη κανονική ύλη.

Τα θεμελιώδη σωματίδια αποτελούν την κανονική ύλη, ύλη την οποία ως ανθρωπότητα μπορούμε να παρατηρήσουμε με τα σημερινά μας όργανα. Αυτή όμως η ύλη αποτελεί μόνο το 20% της ύλης που υπάρχει στο σύμπαν! Το υπόλοιπο 80% της ύλης αποτελείται από την σκοτεινή ύλη. Και τι είναι λοιπόν αυτή η σκοτεινή ύλη; Γιατί δεν μας μίλησες καθόλου για αυτήν;

Η απάντηση βρίσκεται στο όνομά της: σκοτεινή. Δεν γνωρίζουμε πολλά για την σκοτεινή ύλη, πέραν  του ότι πρέπει να υπάρχει!

Ίσως τελικά να είχε δίκαιο ο Αριστοτέλης. Η σκοτεινή ύλη είναι ο σημερινός μας αιθέρας. Κάτι μυστήριο, κάτι αόρατο, το οποίο όμως οικοδομεί ένα τεράστιο μέρος του σύμπαντος μας.

***Απαγορεύεται η μερική ή ολόκληρη αναδημοσίευση του άρθρου σε άλλα sites χωρίς τη συγκατάθεση του beezdom.com

***Πηγή φωτογραφίας εξωφύλλου: wallpapercave.com