جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است

ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است ؟

اگر بخواهیم درباره‌ی مواد تشکیل‌دهنده‌ی کیهان صحبت کنیم، می‌توانیم بگوییم که ما و هرچیزی که می‌شناسیم، از بشقاب و کفگیر تا ابرنواخترها و غیره، جزء اقلیت گیتی محسوب می‌شوند. تنها ۵ درصد کیهان ما از ماده‌ی معمولی، یعنی ماده‌ای که می‌توانیم آن را مشاهده کرده و آشکار کنیم، تشکیل می‌شود. درصد بسیار بیشتر از کیهان، از ماده تاریک تشکیل شده است. ماده‌ای که تنها بر اساس تاثیرات گرانشی آن‌، می‌توانیم از وجود آن اطلاع پیدا کنیم. اما ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است ؟

هر ماده یا جرمی که در کیهان وجود دارد، از ذرات کوانتومی تشکیل شده است. دانشمندان عقیده دارند که ماده تاریک نیز باید از ذره‌ای کوانتومی تشکیل شده باشد. در این مقاله، به انتخاب سایت curiosity، ما برای این ذرات ۶ کاندید را معرفی خواهیم کرد که برخی از آنان عجیب و برخی دیگر منطقی‌تر هستند.

ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف

در کسری از ثانیه پس از مهبانگ (نظریه‌ی انفجار بزرگ)، کیهان به آشوب سفید و داغی تبدیل شده بود. ذرات جدید و پادماده‌هایشان به طور مداوم به وجود آمده و فورا از بین می‌رفتند. پس از انبساط و خنک شدن کیهان، روند ایجاد ذرات جدید متوقف شد و بسیاری از ذراتی که وجود داشتند، یا توسط پادماده‌هایشان نابود شدند و یا به ذرات سبک‌تر و پایدارتری تبدیل شدند.

در این بین اگر ذره‌ای سبک، پایدار و خنثی بوده باشد، می‌توانسته از آشوب کیهان نجات پیدا کرده و تا به امروز در گیتی پراکنده شود. این ایده، پایه‌ی نظریه‌ی «ذره‌ی سنگین با برهم‌کنش ضعیف» یا «WIMP» است. کلمه‌ی «ضعیف» در این جا هدف گمراهی ندارد. این عبارت به طور خاص به نیروی هسته‌ای ضعیف اشاره می‌کند که در کنار نیروی‌ هسته‌ای قوی، گرانش و نیروی الکترومغناطیس، چهار نیروی بنیادی کیهان محسوب می‌شوند.

امکان وجود دیسکی از ماده تاریک در کهکشان راه شیری

این ذره توسط نیروی گرانش و نیروی ضعیف با دیگر ذرات برهم‌کنش داشته است. اگر نیروی الکترومغناطیسی باعث برهم‌کنش این ذره می‌شد، می‌توانستیم آن را مشاهده کنیم. مدل‌ها نشان می‌دهند که در صورت وجود ویمپ‌ها، فراوانی آن‌ها ۵ برابر ماده‌ی معمولی است. این میزان با مقدار تخمین زده شده برای ماده تاریک نیز تطابق دارد. اما تابه‌حال تمام آزمایش‌های طراحی شده برای آشکارسازی این ذره‌ی نظری، با شکست مواجه شده و دانشمندان آن را کنار گذاشته‌اند.

ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است ؟
امتیاز تصویر: گرملین/ iStock/ Getty Images Plus

ذرات خیلی سنگین‌تر با برهم‌کنش ضعیف‌تر!

با این حال، ممکن است که به جای ذرات سبک و پایدار، ذرات سنگین و ناپایداری وجود داشته‌اند که زمان بسیار زیادی برای نابودی آن‌ها نیاز بوده است‌؛ در این مورد،‌ حتی زمانی بیشتر از طول عمر کیهان. این ذرات نظری، ۱۰ میلیارد برابر جرم یک ویمپ را دارند و با نام «WIMPzilla» شناخته می‌شوند. تابه‌حال آشکارسازی ویمپ‌ها تقریبا ناممکن بوده است، اما این امکان وجود دارد که ویمپ‌زیلاها همین الان هم سیاره‌ی ما را در قالب پرتوهای کیهانی تحت‌تاثیر قرار داده باشند. دانشمندان با تلاش زیاد مطالعه‌ی این ذرات را دنبال می‌کنند تا در صورت امکان، این ذره‌ی کاندید شده را پیدا کنند.

MACHO

«ماچو» در زبان انگلیسی به معنی مردی است که خود را از همه برتر می‌پندارد. در علم اخترشناسی، این کلمه مخفف «جرم سنگین، فشرده و هاله‌ای اخترفیزیکی» است و معنی متفاوتی به خود گرفته و نقطه‌ی مقابل یک ویمپ است. این مفهوم می‌تواند جواب خوبی برای سوال ما باشد. ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است ؟

یک ماچو می‌تواند هر چیز بزرگی باشد که از ماده‌ی معمولی به وجود آمده اما از خود نوری ساطع نمی‌کند، مانند ستاره نوترونی، کوتوله‌های سفید یا حتی سیارات. این ایده می‌گوید که این اجرام سنگین برای آشکار شدن با تلسکوپ‌های ما بسیار کم نورند. با این حال، می‌توانند روی ماده‌ی اطرافشان تاثیرات گرانشی داشته باشند و این‌طور به نظر می‌آید که در آن منطقه نیرویی نامرئی وجود دارد و از ماده‌ای تاریک نشأت می‌گیرد. اما درست مانند ویمپ‌ها، پیش‌بینی‌های تحقیقات درباره‌ی تاثیرات ماچو روی کیهان با شکست مواجه شده‌ است.

آیا به کشف جهان تاریک نزدیکیم؟

اکسیون

ویمپ‌ها و ماچو‌ها دو روی یک سکه هستند، اما اَکسیون (Axion) مالکیت کامل منطقه‌اش را در اختیار دارد. این ذره با سرعت کمی حرکت می‌کند و از یک ویمپ سبک‌تر بوده و برهم‌کنش ضعیفی با ماده دارد. همچنین،‌ این ذره می‌تواند با نابودی خود باعث تشکیل فوتون‌ها شود و ممکن است بتوانیم این فرایند را مشاهده کنیم. در ضمن، اگر اکسیون‌ها ماده‌ی تاریک باشند، جرمشان از یک بازه‌ی معین فراتر نمی‌رود. این ویژگی باعث می‌شود که طراحی آزمایشات برای بررسی این ذره آسان‌تر باشد. به احتمال زیاد، این ذره توسط ابرنواخترها و ستارگان، مانند خورشید ما، تولید می‌شود و دانشمندان در تلاش هستند برای بررسی این ذرات، از این اجرام نجومی استفاده کنند.

گراویتینو

گراویتینو (Gravitino) ذره‌ای در نظریات است و به وجود آمده تا همراه یک ذره‌ی دیگری باشد که در مقایسه با بقیه‌ی ذرات، بسیار «نظری‌تر» است. این ذره توسط نظریه‌هایی متشکل از نسبیت عام و اصلی به نام «ابرتقارن» پیش‌بینی می‌شود.

ابرتقارن ایده‌ی مشهوری است که معادلات نیرو و معادلات ماده را همسان‌ می‌کند. این ایده می‌گوید که تمام ذرات بوزون مانند فوتون‌ها، ذره‌ی نور، و گراویتون‌ها، ذره‌ی نظری گرانش، یک «ابرهمراه» دارند که در برخی ویژگی‌های قابل پیش‌بینی با خود ذره فرق‌هایی دارند. در این مثال، فوتینو و گراویتینو ابرهمراه‌های فوتون و گراویتون هستند. در برخی از مدل‌ها، گراویتینو می‌تواند ذره‌ی تشکیل دهنده‌ی ماده تاریک باشد.

مونوپل‌های تاریک

نظریه‌ی دیگری نیز وجود دارد که می‌گوید باید در کنار ماده‌ی تاریک، نوعی از الکترومغناطیس تاریک نیز وجود داشته باشد و شامل ذرات دیگری بشود، مانند فوتون‌ها و الکترون‌های تاریک.

آیا فوتون تاریک مسئول پنجمین نیروی بنیادی حاکم بر جهان ما است؟

دو پژوهشگر از دانشگاه کالیفرنیا، در مقاله‌ای که اخیرا منتشر شده، ذره‌ی جدیدی را پیشنهاد داده‌اند که می‌تواند با این ذرات تاریک برهم‌کنش داشته باشد: مونوپل مغناطیسی تاریک. مونوپل ذره‌ای نظری است که مانند یک قطب آهنربا رفتار می‌کند. بر اساس گفته‌های این تیم، مونوپل تاریک می‌تواند کاندید جدیدی برای ماده‌ی تاریک باشد.

ویژگی‌ مثبت این ذره، قابلیت آشکار شدن آن است. اگر مونوپل‌های تاریک با الکترون‌های تاریک برهم‌کنش داشته باشند، ممکن است با هر الکترون دیگری که سر راهشان قرار می‌گیرد نیز برخورد کنند. ما هنوز فناوری آشکارسازی چنین برهم‌کنش‌های کوچکی را نداریم، اما ممکن است روزی به این فناوری دست پیدا کنیم و درنهایت متوجه شویم که ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است.

منبع: curiosity

 دسته‌ها:
       
برچسب‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
35
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
104
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
65
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
47
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
66

ذرات بنیادی

کار برخورددهنده هادرونی بزرگ
تاریخچه سرن (قسمت ۱۷): آغاز به کار برخورددهنده هادرونی بزرگ
23
بزرگترین آهنربا ابررسانا در سرن
تاریخچه سرن (قسمت ۱۶): بزرگترین آهنربا ابررسانا در سرن
17
50 سالگی سرن
تاریخچه سرن (قسمت ۱۵): افتتاح ساختمان کروی و جشن ۵۰ سالگی سرن
16
تحقیقات سرن
تاریخچه سرن (قسمت ۱۴): تحقیقات سرن گسترش می‌یابد
17
پادهیدروژن
تاریخچه سرن (قسمت ۱۳): پادهیدروژن در سرن ساخته می‌شود
40