Tapi benarkah alam ini hanya terdiridaripada elemen jadual berkala Sebenarnya kurang tepat kerana 27% komposisi alam ini dikuasai oleh jirim gelap (dark matter), manakala 68% lagi dikuasai oleh tenaga gelap (dark energy). Lagi berbaki 5% pula ialah zarah-zarah yang sudah diketahui oleh manusia seperti proton, elektron, nukleus, kuark dan sebagainya.
Sungguhpun komposisi jirim gelap dan tenaga gelap sangat melimpah ruah di alam semesta, tak banyak yang saintis faham mengenainya. Tetapi fokus penulisan ini bukanlah hendak menfokuskan pada kedua-dua unsur ini sekaligus, sebaliknya kami akan fokuskan kepada jirim gelap saja. Ini kerana, saintis mendakwa jirim gelap adalah sumber kepada graviti di alam semesta.
Kewujudan jirim gelap telah dikesan pada tahun 1933M oleh Fritz Zwicky dan menjadi topik hangat dalam sains selama lebih 80 tahun. Ketika Zwicky mengkaji gugusan Virgo (Virgo cluster), beliau mendapati ia mempunyai elemen ghaib yang menggam gas-gas, bintang-bintang, dan galaksigalaksi supaya berada dalam kelompok mereka.
Jika tidak kerana elemen ini, setiap objek di galaksi Virgo akan berpisah dan bergerak menjauhi sesama mereka. Tetapi benda ini tak pula berlaku. Komponen-komponen Virgo berada dalam gugusan mereka seolah-olah ada benda ghaib yang menggam mereka.
Kedua, Zwicky juga mendapati jumlah cahaya tidak berkadar langsung dengan jumlah jisim galaksi. Kita tahu objek-objek seperti bintang-bintang, planetplanet, gas-gas dan lohong hitam hanyalah 5% saja dari keseluruhan jasad galaksi.
Objek-objek ini boleh dikesan kerana mereka meninggal kan petanda kepada saintis. Sebagai contoh melalui pancaran cahaya, radiasi yang dikeluarkan. Ini berbeza dengan jirim gelap yang langsung tak memancarkan sebarang cahaya atau radiasi untuk dicerap saintis. Disebabkan itu ia menjadi misteri sampai sekarang.
Dimanakah sumber graviti alam semesta Mesti ada sumber utama yang menjadi pusat graviti di angkasa lepas. Umpamanya pusat tarikan Bumi adalah Matahari. pusat tarikan Matahari pula adalah pusat galaksi dan Bulan pula adalah di planet masingmasing.
Jadi, dimanakah pula pusat graviti bagi kesemua galaksi-galaksi yang wujud di alam semesta Zwicky mendakwa ia adalah jirim gelap. Disebabkan kewujudannya tak boleh dikesan, maka sebab itu ia dipanggil jirim gelap.
Jirim gelap umpama sebuah gam raksasa yang mengikat objek-objek di alam semesta. Menurut New Scientist, edisi Januari 2012, It is a form of cosmic glue that binds our galaxy together and provides the necessary gravitational forcefor galaxies to cluster around one another.
Selain sifatnya yang gelap itu, terdapat beberapa ciriciri lain berkenaan jirim gelap antaranya.
Pertamanya, jirim gelap tak bertindak balas dengan cahaya.
Jika ia bertindak balas, tentu cahaya akan diserap & dipancarkan semula dalam bentuk foton. Namun perkara ini tak berlaku. Justeru saintis mendakwa jirim gelap tidak terdiri daripada atom-atom, atau subatomik atom seperti elektron, proton neutron. Jika jirim gelap terdiri daripada atom-atom, maka ia akan menyerap radiasi dan membebaskannya sebagaimana jasad hitam (blackbody).
Keduanya, jirim gelap sangat pasif.
Jirim gelap tidak bertindak balas dengan daya elektromagnet ataupun cahaya, dan ia juga tidak memberi respon kepada daya kuat (strong force). Namun ia dikatakan memberi respon pada daya lemah (weak force). Justeru perjalanan untuk memahami sifat dan ciri-cirinya mungkin boleh dimulakan dari sini.
Ketiganya, jirim gelap bersifat sejuk.
Taburan jirim gelap dalam galaksi adalah sama, cuma pada sesetengah kawasan ketumpatannya lebih tinggi dari kawasan lain. Jika ketumpatannya tinggi, maka graviti akan lebih besar dan lebih banyak jisim tertumpu kepadanya.
Sejuk disini bukanlah bermaksud sejuk yang biasa kita faham. Tetapi ia analogi kepada sifat jirim gelap yang bergerak perlahan dan padat pada sesetengah tempat.
Kepadatan adalah gambaran sifat ais yang sejuk. Ini berlawanan dengan sifat panas di mana setiap zarah menjauhi antara satu sama lain dan bergerak laju.
Kepadatan inilah antara sifat jirim gelap dan saintis menamakannya cold. Oleh itu, sejuk hanyalah analogi dan bukan melambangkan sifat jirim gelap secara langsung.
Keempat, jirim gelap & daya lemah.
Ini hanyalah sebuah hipotesis daripada saintis. Jirim lemah mempunyai julat tenaga yang sangat-sangat kecil, malah lebih kecil dari saiz nukleus. Disebabkan jirim gelap berinteraksi dengan cara ini, maka kehadirannya sangat sukar dikesan.
Namun, setelah kajian demi kajian dibuat oleh Large Underground Xenon Experiment (LUX), saintis masih gagal mengesan sebarang tindak balas di antara jirim gelap dandaya lemah.
LUX adalah eksperimen untuk mengkaji sejenis zarah yang dikenali sebagai WIMP, iaitu kependekan bagi weakly interacting massive particle.
WIMP adalah zarah yang boleh menembusi suatu jirim tanpa memberi apa-apa kesan kepada dirinya dan juga jirim yang ditembusinya. Ia mempunyai ciri yang sama macam jirim gelap yang bersifat pasif. Tetapi adakalanya pelanggaran dengan WIMP boleh menghasilkan sedikit percikan cahaya dimana percikan itu sangat-sangat kecil dan amat susah pula untuk dicerap.
WIMP adalah zarah yang paling dekat boleh digunakan untuk mengkaji jirim gelap. Memahami WIMP bererti ahli fizik berpeluang memahami jirim gelap.
Eksperimen LUX menggunakan 400 kg xenon yang diletakkan pada suhu -9100C dalam bekas silinder diperbuat daripada keluli tahan karat (stainless steel). Jika zarah WIMP berlanggar dengan atom xenon, atom xenon akan memberi respon melalui kehilangan elektronnya.
Sebuah plat bercaj elektrik yang terletak di hujung silinder akan menarik elektron keatas dimana ia akan direkodkan. Fasiliti yang terdapat pada LUX merupakan alat paling sensitif pernah dicipta manusia untuk mengesan jirim gelap namun ia tetap gagal mengesannya.
Namun, kerja-kerja membina fasiliti yang baru dan menambah keupayaan LUX sentiasa giat dijalankan. Fasiliti ini dibina dibawah tanah sedalam 1.6 km bagi melindungi keaslian eksperimen daripada sinaran kosmik. Sinaran kosmik berasal dari angkasa luar dan secara konsisten melanggar kita 100 kali setiap saat. Selain mempunyai tenaga yang tinggi, ia juga mempunyai tahap ketembusan yang amat tinggi dan disebabkan LUX perlu dilindungi daripada sinaran ini.
Jikalau LUX gagal membuktikan tindak balas jirim gelap dengan daya lemah, maka ada kemungkinan ia bertindak balas dengan daya super lemah (superweak force), dimana daya ini sering diabaikan dalam banyak eksperimen.
Terdapat beberapa eksperimen lagi yang dijalankan untuk mengesan jirim gelap. Antaranya ialah kesan melensa gravitasi (gravitational lensing effect). Ahli fizik mendapati jirim gelap mempunyai medan graviti yang menarik objek-objek angkasa dari terpisahpisah.
Menurut teori Einstein, graviti boleh membiaskan cahaya. Dalam kesan melensa gravitasi, jirim gelap akan bertindak sebagai kanta yang membengkokkan cahaya-cahaya yang ada di galaksi.
Kajian berkenaan hal ini telah dilakukan oleh David Harvey dari University of Edinburgh dan Thomas Kitching dari University College of London. Mereka menggunakan kesan graviti untuk mengkaji bagaimana jirim gelap wujud dalam galaksi dan mengapakah jirim gelap boleh mengatasi jumlah zarah-zarah lain.
Untuk melakukan ini, mereka memerlukan algoritma (algorithm) komputer yang boleh menukarkan kesan bengkokan cahaya kepada taburan jirim gelap yang wujud di satu-satu tempat.
Tentunya perkara ini memerlukan algoritma yang efisien untuk menganalisa data-data yang besar. Dalam astronomi menganalisa data yang besar adalah perkara biasa dan ahli astronomi mempunyai kaedah mereka sendiri.
Tetapi David Harvey dan Thomas Kitching mahukan lebih dari itu. Mereka mahukan suatu kaedah yang lebih efisien dan lebih tepat dalam menganalisis datadata mereka. Justeru mereka telah melancarkan sebuah pertandingan bernama Observing Dark Worlds. Pertandingan ini terbuka kepada semua orang dan mereka perlu membina set algoritma komputer yang baru bagi menganalisa data-data Harvey & Kitching.
Observing Dark Worlds telah diiklankan di laman web Kaggle dan pemenang akan diberikan wang Tunai USD 20,000. Pertandingan ini telah dimenangi oleh Tim Salisman yang mampu membina algoritma 30% lebih tepat dari set algoritma sedia ada.
