Tota la matèria observable de l’univers representa només el 4% de la totalitat de l’espai. Satèl·lits, planetes, estrelles, nebuloses de gas i pols interestelar, galàxies, inclús nosaltres mateixos; tots estem englobats en aquest petit percentatge. Estem formats de matèria bariònica, o dit de forma més col·loquial, matèria ordinària. La base de la nostra massa està constituïda per partícules subatòmiques (protons, neutrons, etc) i partícules elementals (quarks, electrons, etc).

Però com és que tenim massa? O més ben dit, com és que les partícules de les quals estem formats han adquirit massa? Aturem-nos breument en aquesta qüestió. Les teories apunten a que la resposta a aquesta pregunta, la trobem en una partícula la existència de la qual encara està per confirmar al 100%: el bosó de Higgs, o més popularment coneguda com: la partícula de Déu. Aquesta és la partícula fonamental que conforma l’anomenat: camp de Higgs, una mena de teixit invisible que s’extén per tot l’univers. Actualment s’afirma que totes les partícules elementals que interactuen amb aquest camp i els seus bossons adquireixen massa (protons, neutrons, electrons, etc), i les que no ho fan no n’adquireixen (fotons, etc).

Imagineu-vos que aneu corrent lliurement per un prat i de cop i volta us endinseu en un estany; la fricció provocada per les mol·lècules d’aigua us farien alentir el ritme i, com més us endinséssiu a l’estany, més us alentiríeu, com si el vostre cos anés adquirint massa. Ara imagineu-vos que l’aigua és el camp de Higgs i que s’extén per tot l’univers; totes les partícules que interactuen amb ell s’alenteixen i adquireixen massa. Com més forta és la interacció, més massa guanyen; per tant, hi ha partícules fonamentals amb més massa que d’altres. Però el bosó de Higgs és una partícula molt inestable, amb una esperança de vida de mil·lèssimes de segon, i és molt difícil de detectar.

Aquesta partícula és la base de la nostra creació, així que si s’arribés a confirmar el descobriment efectuat i enunciat pel CERN el juliol del 2012, estaríem desvetllant una de les claus de la nostra existència.

Ja tenim cobert el 4% de la totalitat de l’univers però, què passa amb el 96% restant? La resposta la trobem en la foscor ja que, en un 23% l’univers està format de matèria fosca, mentre que el 73% restant l’ocupa l’energia fosca. Què en sabem d’aquest tipus de matèria i d’energia? Anem pas a pas.

La matèria fosca s’anomena així perquè no emet ni reflecteix llum, no hi interactua. Aquest fet no és tant extrany, de fet el 90% de la matèria de l’univers no brilla per si mateixa. Les estrelles com el nostre Sol emeten fotons de llum, però els planetes del Sistema Solar no ho fan; si els podem veure és perquè reflecteixen al llum emesa pel Sol. Però si la matèria fosca no es pot veure, com podem saber que existeix? La resposta està en els efectes gravitatoris. Imagineu-vos que no poguéssim veure la Lluna, l’única manera de deduir-ne la seva presència seria observant els efectes que la seva gravetat produeix en el nostre planeta. Quelcom semblant és el que passa amb la matèria fosca, els seus efectes gravitatoris actuen sobre les galàxies, les estrelles, la llum, i influeixen en el seu comportament. En el cas de la llum, la matèria fosca fa que es corbi mentre l’atravessa. Els científics ho van observar gràcies a l’ús de les lents gravitatòries.

El primer en observar els efectes de la matèria fosca va l’astrònom suís Fritz Zwicky. Als anys 30 del segle XX va calcular el pes que havia de tenir un cúmul de galàxies gegant proper a la Terra, i va veure que la seva massa era molt més gran que la suma de les masses de totes les estrelles que contenia. Hi havia d’haver molta més matèria per assolir aquella quantitat de massa que havia calculat Zwicky però, on era? La matèria fosca n’era la causant.

El pes de la matèria fosca és tant gran que manté unides estrelles i galàxies, i influeix en la seva formació i en la velocitat a la qual giren. L’astrònoma Vera Rubin va descobrir que aquesta matèria feia girar les galàxies 10 vegades més ràpid del que ho haurien de fer en funció de la seva massa visible.

Es pot dir doncs, que la matèria ordinària d’una galaxia s’agrupa en el camp gravitatori de la matèria fosca.

La pregunta que està per respondre és: de què està feta la matèria fosca? S’han descartat molts candidats per no acomplir amb tots els requisits. Entre aquests hi trobem: forats negres, les MACHO (Massive Compact Halo Objects), que són matèria ordinària formada per estrelles tènues, núvols de gas foscos i planetes sense iluminar; també és van descartar certs conjunts de partícules exòtiques.

Actualment tot apunta a unes noves partícules diferents a totes les que es coneixen. Milers de milions d’aquestes partícules atravessarien la Terra cada segon sense interactuar pràcticament amb la matèria ordinària. Això fa que siguin molt difícils de detectar. L’únic efecte que produeix en la demés matèria és a través de la gravetat. Aquestes partícules exòtiques ens porten a parlar de les WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), partícules massives d’interacció débil. Avui encara no han sigut detectades però les seves característiques fan que sigui un candidat clar. El Laboratori Subterrani de Soudan, a Minnesota del Nord, pertanyent al Fermilab, ha creat una màquina de 5 mil tonelades de pes, situada a 800 metres sota terra, que a temperatures pròximes al zero absolut podria detectar partícules de matèria fosca que l’atravesséssin.

Les partícules de la matèria fosca encara no s’han detectat, però se sap que sense ella no s’haurien format les galàxies, ni les estrelles, ni el Sistema Solar, ni nosaltres. És com ciment per a la matèria ordinària, com una mena de xarxa còsmica. La seva força gravitatòria provocada per la seva inmensa massa fa de contrapés a la progressiva expansió de l’univers; una expansió provocada pel Big Bang i per una energia de la qual, encara avui, se’n sap ben poca cosa: l’energia fosca.

L’energia fosca representa el 73% de la total composició de l’univers. Des del Big Bang l’univers s’ha anat expandint i les galàxies s’han anat allunyant les unes de les altres. L’energia fosca produeix un efecte de repulsió més intens que l’atracció que produeix la gravetat de la massa de l’univers. Per tant, cada cop hi ha més espai entre galàxies. Aquestes però, no varien el seu tamany, només acceleren la seva repulsió a causa de l’energia fosca.

L’energia fosca és l’energia del buït, del no res. Es creu que tant ella com la matèria fosca es van crear amb el Big Bang. Els primers 9 mil milions d’anys després del Big Bang l’expansió de l’univers es va anar alentint pels efectes gravitatoris de la matèria fosca. Però fa 5 mil milions d’anys això va canviar. La matèria fosca es va anar dispersant i l’energia fosca va començar a expandir els espais buïts de l’univers cada vegada a més velocitat. I aquesta expansió en augment no cesa.

El primer en detectar aquesta energia, sense saber-ho, va ser Albert Einstein. Ell creia que hi havia un equilibri de forces entre la gravetat provocada per la massa de l’univers i una misteriosa força de repulsió, que feia que l’univers fos estàtic. Aquest equilibri el va anomenar: la constant cosmològica. Aquesta teoria va resultar ser errònia. De fet, ell mateix la va qualificar com “el seu més gran error” quan a finals dels anys 20, Edwin Hubble va demostrar que l’univers s’estava expandint cada vegada a més velocitat (Llei de Hubble). El que no sabia Einstein és que, amb el seu error, havia descobert la força més dominant de l’univers: l’energia fosca.

Si aquest equilibri de forces el guanyés la matèria, arribaria un punt en què l’univers és tornaria a contraure sobre ell mateix fent-nos tornar al foc d’on vam sorgir (Big Crunch). El fet que sigui l’energia fosca la que domina la força de la gravetat, fa pensar que el futur de l’univers passa per una expansió exponencial per sempre més, que acabarà per desintegrar la matèria (Gran Fred). No és un futur gaire esplendorós… però, sigui com sigui, nosaltres ja no ho veurem! O sí…