ماده تاریک چیست؟

پرسش هایی که هنوز درباره ماده تاریک بی پاسخ مانده اند.

در دهه 1930 یک ستاره شناس سوئیسی به نام فریتز زویسکی متوجه شد کهکشان های که در خوشه های دوردست قرار دارند با سرعتی بسیار بیشتر از مقدار مورد انتظار از جرم مشهودشان به دور خود می گردند. سرعت گردش یک کهکشان به دور مرکز گرانشی خود به جرم آن بستگی دارد. فریتز با محاسبه سرعت واقعی گردش کهکشانها به دور یکدیگر متوجه شد گویی یک ماده نامرئی که آن را ماده تاریک نامید، بر کهکشانها اثر گرانشی عظیمی وارد می سازد.

از آن زمان تاکنون پژوهشگران تایید کرده اند که این ماده اسرارآمیز در سراسر عالم یافت می شود و شش بار فراوانتر از ماده معمولی است که اشیای عادی و بدن ما انسانها را می سازد. با وجود مشاهده آثار این ماده در سراسر گیتی، دانشمندان هنوز پی به ماهیت آن نبرده اند. در مورد این ماده پرسش های بدون پاسخ فراوانی وجود دارد.

1.      ماده تاریک چیست؟

پیش از همه، پژوهشگران هنوز درباره ماهیت واقعی ماده تاریک اطمینان نیافته اند. در ابتدا برخی دانشمندان حدس می زدند که ماده گم شده در عالم از ستارگان کوچک کم نور و سیاهچاله ها ساخته شده است. اما رصدهای موجود تاکنون مقدار کافی از این اشیا را که بتوانند پاسخگوی مقدار عظیم ماده تاریک باشند آشکار نساخته اند. بنابراین یک ذره فرضی به نام ذره پرجرم با برهم کنش ضعیف یا WIMP فرض کرده اند که مانند یک نوترون عمل کرده لیکن بین 10 تا 100 برابر جسیم تر از یک پروتون است. اما این فرض خود به سوالات بیشتری انجامیده است، از جمله این که:

2.      آیا ماده تاریک قابل آشکارسازی است؟

اگر ماده تاریک از ذرات WIMP ساخته شده، باید پیرامون ما همه جا وجود داشته و نامشهود و به سختی قابل آشکارسازی باشند. با اینکه این ماده با ماده معمولی برهم کنش نمی کند اما همواره یک احتمال اندک وجود دارد که یک ذره ماده تاریک در حین سفر خود در فضا با یک پروتون یا الکترون معمولی برخورد کند. اما آزمایشات بیشمار تاکنون نتوانسته اند حتی یک مورد از این برخوردها را ثبت کنند. شاید ذره تشکیل دهنده ماده تاریک بسیار کوچکتر از WIMP های فرضی باشد.

3.      آیا ماده تاریک از بیش تر از یک نوع ذره تشکیل شده است؟

ماده معمولی از ذراتی مانند پروتون و الکترون ساخته شده و ذرات عجیب غریب دیگری مانند نوترینوها، میونها و پیون ها نیز وجود دارند. اما آیا ماده تاریک که حدود 85 درصد ماده تشکیل دهنده عالم را می سازد باید از همان درجه پیچیدگی برخوردار باشد؟ یا ماده تاریک تنها از یک نوع ذره ساخته شده است؟

4.      آیا نیروهای تاریک وجود دارند؟

ذرات تشکیل دهنده ماده معمولی بر یکدیگر نیرو وارد می کنند. اما آیا ذرات ماده تاریک نیز نوعی نیروی تاریک بر هم وارد می کنند؟

5.      آیا ماده تاریک از اکسیون ها ساخته سده است؟

با دورشدن توجه فیزیکدانها به ذرات فرضی WIMP ، دره فرضی دیگری به نام اکسیون توسط دانشمندان پیشنهاد شده است. این ذرات بسیار سبک بوده و حدود 10 به توان 31 بار سبکتر از پروتون هستند. شاید این ذرات بتوانند اشیای ستاره مانندی ساخته و تشعشعات قابل ردیابی کاملا شبیه آنچه انفجارهای رادیویی سریع نامیده می شود تولید کنند.

6.       خواص ماده تاریک کدام است؟

ستاره شناسان از طریق برهم کنش گرانشی ماده تاریک با ماده معمولی پی به وجود آن برده اند. اما زمانی که به مطالعه خواص این ماده آغازیدند موفقیتی در این باره نداشته اند. آشکاسازهای برخورد ماده و ضدماده در ایستگاه فضایی بین المللی هزاران مورد از برهم کنش های مشکوک را ثبت کرده اند اما ماهیت واقعی اینها هنوز ناشناخته اند.

7.      آیا ماده تاریک در تمامی کهکشانها وجود دارد؟

8.      آیا ماده معمولی پس از زوال به ماده تاریک تبدیل می شود؟

9.      آیا ماده تاریک می تواند دارای بار الکتریکی باشد؟

اینها تنها بخشی از مجهولاتی بزرگی هستند که درباره این ماده اسرار آمیز وجود دارند.

منبع:

https://www.livescience.com/64113-dark-matter-mysteries.html

---

تدریس خصوصی دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس با تجربه

09360771981

---