زمانی که ما به کیهان نگاه میکنیم -حتی با قدرتمندترین تلسکوپ ها -فقط درصدی از ماده را میبینیم که میدانیم باید آنجا باشد. در واقع به ازای هر یک گرم از هر اتم در کیهان ، حداقل 5 برابر ماده نامرئی که 'ماده تاریک ' نام گرفته وجود دارد. تاکنون دانشمندان از تشخیص آن عاجز بوده اند برخلاف سپری کردن سال ها تحقیق در این زمینه. 
دلیل اینکه میدانیم آن ها وجود دارند به خاطر تاثیر گرانشی خوشه های کهکشانی و پدیده های دیگری است که ما مشاهده میکنیم. 
ماده ای که ما در یک خوشه کهکشانی میتوانیم ببینیم برای در کنار هم نگه داشتن محتوا تنها توسط گرانش کافی نیست ، به این معنی که مقداری ماده ی نامرئی یا مبهم بایستی در آن حضور داشته باشد. اما هیچ نظری در مورد اینکه چه میتواند باشد نداریم -میتواند از ذرات جدید هنوز کشف نشده ای تشکیل یافته باشد. 
به ادامه ی مطلب بروید.

4 نیروی بنیادی وجود دارد که ماده ی تاریک میتواند با آن ها تعامل داشته باشد.  
نیرویی قوی که هسته ی اتم را نگه میدارد میدارد ، نیروی ضعیف که بر زوال ذراتی مانند رادیواکتیویته فرمان روایی میکند، نیروی الکترومغناطیس که با ذرات باردار سر کار دارد و نیروی گرانش که بر تعامل های گرانشی فرمانروایی میکند. 
برای مشاهده ی ماده ای در فضا بایستی ماده با نیروی الکترومغناطیسی تعامل کند که باعث گسیل نور یا امواج الکترومغناطیسی دیگر از ماده میشود که تلسکوپ آن را دریافت میکند. 
کاندیدهای اندکی در حال حاضر برای تعریف ماده تاریک وجود دارد هر کدام با نوع خاصی از تعاملات خود - اما بعضی از نظریه ها احتمال بیشتری برای موفقیت دارند. 
در اینجا 5 کاندید وجود دارد که بهترین شانس را دارند : 
1.WIMP (weakly Interacting Massive Particle ) 
برهم کنش ضعیف ذرات سنگین یا WIMPS ذره ای فرضی است که امید بخش به نظر میرسد. کاملا با ذره ی ماده ای که ما میشناسیم تفاوت دارو و با نیروی الکترومغناطیسی هم تعامل خواهد داشت که توضیح میدهد چرا در فضا  نامرئی هست. تقریبا 100000 عدد از ذرات این ماده هر ثانیه از کره ی زمین رد میشود و تنها با نیروی هسته ای ضعیف و گرانش مواد اطراف تعامل دارد. 
اگر WIMPS ها وجود داشته باشند شبیه سازی های ریاضی وار نشان میدهد که بایستی 5 برابر بیشتر از ماده ی معمولی باشد که کاملا با فراوانی ماده ی تاریک که در کیهان میبینیم تطابق دارد. این به این معنی است که ما باید بتوانیم آن ها را از طریق برخوردهایی که با ذرات باردار روی زمین داشته و با آن ها تعامل دارند تشخیص دهیم ، باعث تولید نوری میشوند که میتوانیم آن را دد آزمایش هایی نظیر XENON 100 مشاهده کنیم. 
این ماده موضوع تحقیقات بسیار گسترده ای بوده است ، به خصوص فراتر از مدل استاندارد فیزیک که به طور مستقل پیش بینی میکند که همچین ذره ای باید وجود داشته باشد -تصادفی به نام معجزه ی WIMP.
2.The Axion 
آکزیونز ها ذراتی با جرم کم و سرعت کم میباشند که باری ندارند و تنها به صورت ضعیف با مواد دیگر واکنش میدهند که باعث تشخیص مشکل اما نه غیر ممکن آن ها میشود.  تنها درصد خاصی از این ذرات توانایی توضیح ماهیت  نامرئی ماده ی تاریک را دارند. اگر روشن تر یا سنگین تر بودند ما میتوانستیم آن ها را تشخیص دهیم. و اگر آکزیون ها وجود داشتند میتوانستند به جفتی از ذرات نور تبدیل شوند (فوتون ها ) ، بدین معنی که ما میتوانستیم آن ها را با دنبال کردن این جف ذره ها تشخیص دهیم.  آزمایش هایی همانند آزمایش ماده ی تاریک آگزیون در حال جستجوی این ذرات به همین روش میباشد.
3.The MACHO 
به معنی شئ هاله ای فشرده ی اخترفیزیکی عظیم میباشد و یکی از اولین کاندیدهای در نظر گرفته شده برای ماده ی تاریک بوده است. این اجرام که شامل ستارگان نوترونی و کوتوله های سفید و قهوه ای می باشند ، ترکیبی از ماده ی معمولی هستند. بنابراین چگونه میتوانند نامرئی باشند ؟ دلیل این است که آنها نور بسیار اندکی از خود ساطع میکنند.
یکی از راه های مشاهده آن ها رصد روشنایی ستارگان دور دست است. همانطور که اشعه های نور به هنگام عبور از نزدیکی جرم سنگینی دچار انحنا میشوند نور یک منبع دور هم ممکن است توسط جرم نزدیکی برای چند برابر کردن نور جرم دور متمرکز شود. این تاثیر که لنز گرانشی نام دارد ، بستگی به این دارد که چگونه ماده ( هم تاریک هم نرمال ) در یک کهکشان توزیع شده . ما میتوانیم از آن (لنز گرانشی )برای محاسبه ی مقدار ماده ی موجود در اطراف کهکشان استفاده کنیم. اما اکنون این را میدانیم که غیر محتمل است که مقدار کافی از این اجرام تاریک بتوانند به قدری انباشته شوند تا مقدار وسیعی از ماده ی تاریک موجود را تشکیل دهند.
4.The Kaluza -Klein Particle 
تئوری کالوزا کلین مبتنی بر وجود بعد نامرئی پنجم است که در فضا رخنه کرده ، علاوه بر سه بعد فضایی که میدانیم ( عمق ، عرض،ارتفاع ) و زمان . این تئوری که پیشرو نظریه ریسمان نیز هست وجود ذره ای را پیش بینی میکند که میتواند ماده ی تاریک باشد و جرمی مساوی با 550 تا 650 پروتون داشته باشد. 
این نوع از ذره میتواند با هر دو نیروی الکترومغناطیسی و گرانش تعامل داشته باشد. اما ، چون در داخل بعدی رخنه کرده که ما نمیتوانیم آن را ببینیم پس نمیتوانیم با نگاه کردن به آسمان آن را تشخیص دهیم اما خوشبختانه  این ذره در طول زمان بایستی به ذراتی تبدیل شود که بتوان آن را اندازه گرفت -به نوترون ها و فوتون ها . اما شتاب دهنده های پر قدرت ذرات مانند برخورد دهنده ی بزرگ ذرات هادرون هنوز راه زیادی برای تشخیص آن دارند.
5.The Gravitino 
تئوری های حاصل از ترکیب دو تئوری نسبیت عام و ابر تقارن حضور ذره ای به نام Gravitino را پیش بینی میکنند. ابر تقارن که نظریه ای بسیار موفق و توضیح دهنده ی مشاهدات بسیار در فیزیک است عنوان میکند که همه ی ذرات بوزون -مانند فوتون (ذره ی نور ) یک ابر همتا دارند ، ذره ای به نام photino  با ویژگی به نام چرخش ( نوعی حرکت زاویه‌ای ) که با  حالت با ذره ی همتا ی خود متفاوت است. Gravitino ذره ی ابر همتای Graviton است که فرض میشود با نیروی گرانشی وساطت میکند. و در بعضی مدل های ابر گرانشی جایی که Gravitino بسیار پر نور است ، میتواند به عنوان ماده ی تاریک محسوب شود. 
مترجم :  آیدا صفری 
منبع : iflescience.com 
 آرش بوالحسنی -هوش فرازمینی


تاريخ : ۱۳٩٤/٩/۳٠ | ۱٢:٥۸ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی