بزرگنمايي:
پیام سپاهان- در
دهه 1930، یک ستاره شناس سوئیسی به نام «فریتس تسوئیکی» دریافت
کهکشان‌های یک خوشه دوردست بسیار سریعتر از آنچه که باید مقدار جرم قابل
مشاهده بر آنها اثر داشته باشد، در حال چرخش هستند. او فرضیه ای پیشنهاد
داد که به موجب آن یک ماده غریب که آن را «ماده تاریک» نامید، بر روی
کهکشان‌ها اثر گرانشی دارد.
از آن زمان، محققان تأیید كردند كه این ماده مرموز را می توان در كیهان یافت و شش برابر بیشتر از ماده عادی در فضا قدرت دارد. با وجود این که ماده تاریک در سراسر جهان مشاهده می شود، اما دانشمندان هنوز در جست و جوی یافتن این ماده هستند.
تحقیقات بر روی رفتار ماده تاریک و هویت واقعی آن همچنان ادامه دارد و
دانشمندان از تکنیک های مختلفی در اختر فیزیک برای آشکار سازی این ماده
مرموز استفاده می کنند، شتاب دهنده بزرگ هادرونی، استفاده از داده های
ماهواره های WMAP و پلانک، آزمایشات تشخیص مستقیم برای شناخت ماده تاریک،
آزمایشات تشخیص غیر مستقیم که شامل آشکار سازهای اشعه گاما و آشکار سازهای
پاد ماده (Pamela , ams-02) و تجهیزات امواج ایکس و رادیویی است از جمله
این روش ها برای شناخت ماده تاریک است.
ماده تاریک چیست؟
محققان نسبت به وجود ماده تاریک مطمئن هستند، اما همچنان چیستی این ماده قابل درک نیست.
در ابتدا، برخی دانشمندان حدس می زدند كه جرم گمشده در جهان از ستاره های
كوچك و سیاهچاله ها ساخته شده است، البته بر اساس گفته‌های دان لینکن (Don
Lincoln)، فیزیکدان آزمایشگاه Fermilab، طبق مشاهده‌های دقیق، ارتباط
چندانی بین چنین اشیایی و ماده سیاه یافت نشده است.
دانشمندان با توجه به تصاویر ارسالی
از تلسکوپ ها و ماهواره ها به این نتیجه رسیده اند که آنچه از کهکشان ها،
سحابی ها، خوشه ها و دیگر اجرام آسمانی کشف شده در کیهان تنها 10 درصد از
مواد تشکیل دهنده جهان است و 90 درصد اجزای باقی مانده با چشم رویت نمی
شود. همچنین وجود خارجی آن با دستگاه های تلسکوپی قابل مشاهده نیست.
دانشمندان و اختر شناسان معتقدند این مواد همان جسم تاریک و سیاه است.
آیا می توانیم ماده تاریک را تشخیص دهیم؟
در حال حاضر، تنها فرضیه پذیرفته شده درباره حقیقت ماده تاریک،
تشکیل شدن آن از یک ذره فرضی با نام Weakly Interacting Massive Particle
(ذره عظیم تعاملی ضعیف) است که به طور خلاصه، WIMP نامیده می‌شود. اگر
ماده تاریک از WIMP ها ساخته شده باشد، باید در اطراف ما باشد، اما نامرئی و
به سختی قابل ردیابی هستند. اما چرا هنوز آن را پیدا نکرده ایم؟ همواره
احتمال کمی وجود دارد که یک ذره ماده تاریک هنگام عبور از فضا با یک ذره
عادی مانند پروتون یا الکترون برخورد کند. بنابراین، محققان تعداد زیادی از
ذرات معمولی در اعماق زیر زمین، جایی که از تابش محافظت می شود و می تواند
از برخورد ذرات ماده تاریک محافظت کند، بررسی کردند. پس از چندین دهه
جستجو، هیچ یک کشف موثقی نداشت. در اوایل سال جاری، آزمایش چینی PandaX عدم
کشف ماده WIMP را گزارش کرد. به گفته فیزیکدان های دانشگاه کالیفرنیا، به
نظر می رسد ذرات ماده تاریک بسیار کوچکتر از WIMP یا فاقد خواصی هستند که
مطالعه آنها سخت می کند.
آیا ماده تاریک از بیش از یک ذره تشکیل شده است؟
ماده معمولی از پروتون و الکترون و
ذراتی عجیب و غریب مانند نوترینوها، میون و پیون ها تشکیل شده است.
بنابراین، برخی محققان معتقدند ماده تاریك كه 85 درصد ماده در جهان را
تشکیل می دهد نیز به این اندازه پیچیده نیست. آندری کاتز، فیزیکدان دانشگاه
هاروارد، در این باره می گوید: "دلیل خوبی وجود ندارد که تصور کنیم تمام
ماده تاریک در جهان از یک نوع ذره ساخته شده است، پروتون های تاریک می
توانند با الکترون های تاریک ترکیب شوند تا اتم های تاریک شکل بگیرند."
آیا نیروهای تاریک وجود دارند؟
در کنار ذرات احتمالی این ماده، این
فضیه وجود دارد که ماده تاریک نیروهایی مشابه آنچه توسط ماده معمولی احساس
می شود، رفتار کنند. برخی از محققان "فوتون های تاریک" را بررسی کردند که
می تواند مانند فوتون های تبادل شده بین ذرات عادی که باعث ایجاد نیروی
الکترومغناطیسی می شوند، به جز اینکه توسط ذرات ماده تاریک احساس شوند.
فیزیکدانان در ایتالیا در تلاشند تا پرتو الکترون ها و ذرات آنها را که به
پوزیترون ها معروف هستند، از الماس بکشند، همانطور که در گزارشات اعلام شد،
"اگر فوتون های تاریک وجود داشته باشند، جفت های الکترو پوزیترون می
توانند یکی از ذرات عجیب و غریب حامل نیرو را نابود کنند و یا تولید کنند."
درک این وقایع می تواند یک بخش کاملاً جدید از جهان را باز کند.
خواص ماده تاریک چیست؟
اخترشناسان ماده تاریک را از طریق
تعامل گرانشی آن با ماده عادی کشف کردند و اظهار کردند که این اصلی ترین
روش شناخته شدن حضور این ماده در جهان است. اما محققان در تلاشند تا ماهیت
واقعی ماده تاریک را درک کنند، اما مدارک موثق قابل توجهی برای ادامه کار
ندارند. طبق برخی نظریه ها، ذرات ماده تاریک باید جزء ذرات خاص خود باشند،
به این معنی که هنگام رسیدن، دو ذره ماده تاریک با یکدیگر نابود می شوند.
آزمایش طیف سنج مغناطیسی آلفا (AMS) در ایستگاه فضایی بین المللی از سال
2011 به دنبال نشانه های داستان این نابودی است و تاکنون صدها هزار واقعه
را کشف کرده است. دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که اینها از ماده تاریک ناشی
می شود یا خیر.
آیا ماده تاریک در هر کهکشانی وجود دارد؟
از آنجا که این ماده از ماده عادی بسیار بزگتر است، غالباً گفته
می شود ماده تاریک نیروی کنترل است که ساختارهای بزرگی مانند کهکشان ها و
خوشه های کهکشانی را سامان می دهد. در اوایل سال گذشته، اخترشناسان
اعلام کردند که یک کهکشان "NGC1052-DF2" را یافته اند که به نظر می رسد به
هیچ وجه حاوی ماده تاریک نیست. پیتر ون دوکوم از دانشگاه ییل آمریکا در آن
زمان گفت: "ماده تاریک ظاهراً الزامی برای تشکیل یک کهکشان نیست".
از نتایج DAMA / LIBRA چه خبر؟
یک راز دیرینه در فیزیک ذرات نتایج گیج کننده یک آزمایش اروپایی
است که به DAMA / LIBRA معروف است. این پروژه، یک ردیاب در یک معدن
زیرزمینی در زیر کوه Gran Sass ایتالیا است که نتایجش بحث‌انگیز بوده است.
آیا ماده تاریک بار الکتریکی دارد؟
یک سیگنال از زمان آغاز باعث شده است که برخی فیزیکدانان تصور کنند ماده تاریک ممکن است بار الکتریکی داشته باشد. تابش با طول موج 21 سانتی متر توسط ستاره ها در زمان ابتدایی جهان، تنها 180 میلیون سال پس از Big Bang رخ داده است.
سپس توسط هیدروژن سرد که در همان زمان قرار داشت، جذب شد. هنگامی که این
تشعشع در فوریه سال گذشته تشخیص داده شد، حاکی از آن است که هیدروژن بسیار
سردتر از آنچه دانشمندان پیش بینی کرده اند بود. جولیان موزوز متخصص فیزیک
نجومی از دانشگاه هاروارد فرض کرد که ماده تاریک با یک بار الکتریکی می
تواند گرما را از هیدروژن فراگیر، به شکلی مانند مکعب های یخی که در
لیموناد شناور هستند، دور کند، اما حدس هنوز تأیید نشده است.
به گزارش ایسنا، ماده تاریک
اسرارآمیزتر از چیزی است که تصور می‌شود. گفته می‌شود این ماده، بیش از 85
درصد کل کائنات را تشکیل می‌دهد، اما قادر به رویت آن نیستیم و حتی از
ماهیت، حقیقت، طبیعت و ساختار آن بی‌اطلاع هستیم! با توجه به مشکلاتی که
دانشمندان در مسیر اثبات فرضیه‌های درباره ماده سیاه به آن برخورد
کرده‌اند، یک سوال اساسی پدید می‌آید؛ آیا این ماده واقعا وجود دارد؟