آشکارسازی نشانهﻫﺎیی از مادهﻯ تاریک!

بیگ بنگ: یک آشکارساز ذرات که در فضا (بر روی ایستگاه فضایی بین المللی) در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری از سطح زمین شناور است، ۴۱ میلیارد ذرهﻯ موجود در تابشﻫﺎی کیهانی را مورد بررسی و کاوش قرار داده است؛ دادهﻫﺎی به دست آمده، بینش تازهﺍی دربارهﻯ مادهﻯ تاریک مرموز و نامرئی که فیزیکدانان بر این باورند بیش از ۲۷ درصد از جهان از آن ساخته شده را پدیدار کرده است.

آشکار ساز اشعه کیهانی به مدت ۳ سال است که در ایستگاه بین المللی فضایی قرار دارد.

به گزارش بیگ بنگ، در این مورد، ساموئل تینگ، استاد فیزیک در دانشگاه ام.آی.تی و سخنگوی AMS در جریان یک پخش زندهﻯ اینترنتی در آزمایشگاه سرن (سازمان پژوهشﻫﺎی هستهﺍی اروپا) در سوئیس در روز پنج شنبه ۱۳۹۳/۰۶/۲۷ بیان داشت: در حال حاضر شواهدی از مادهﻯ تاریک که سال گذشته توسط آشکارساز طیف سنج مغناطیسی آلفا (AMS) بر روی ایستگاه فضایی بین المللی جمع آوری شده موجود است، نتایج تازه، دقیقﺗﺮین اندازﮦگیریﻫﺎی ذرات موجود در تابشﻫﺎی کیهانی، تا کنون ﻣﻰباشند. دادﮦهای به دست آمده از این اندازﮦگیریﻫﺎ، ۵۰ درصد بیشﺗﺮ از اندازﮦگیریﻫﺎی پیشین است، و بینشﻫﺎی تازهﺍی دربارهﻯ سرآغاز پیدایش ذراتی که در تابشﻫﺎی کیهانی یافت ﻣﻰشوند را آشکار نموده است.

فیزیکدانان فرضیهﺍی را برای آشکارسازی هستی ماده نامرئی استفاده می کنند، یعنی مادهﻯ تاریک به عنوان راهی برای روشن ساختن اینکه چرا کهکشانﻫﺎ و اجرام آسمانی از هم فاصله نگرفته و پراکنده ﻧﻤﻰشوند، بنیان نهاده اند. همهﻯ مواد، گرداگرد خود نیروی گرانشی تولید ﻣﻰکنند اما برپایهﻯ اندازه گیریﻫﺎی انجام شده، نیروی گرانش مادهﻯ مرئی ﻯ موجود در جهان، به آن اندازه نیست که بتواند از پراکنده شدن کهکشانﻫﺎ و گسترش بسیار زیاد جهان جلوگیری نماید. بر پایهﻯ برآورد فیزیکدانان، برای در کنار هم نگه داشتن کهکشانﻫﺎ (و حفظ ساختار کنونی جهان)، مقدار مادهﻯ تاریک باید نزدیک به ۵ برابر بیشﺗﺮ از مقدار مادهﻯ مرئی ﻯ موجود در جهان باشد.

برخورد مواد تاریک با یکدیگر

اما فیزیکدانان هنوز ﻧﻤﻰدانند که مادهﻯ تاریک از چه ساخته شده، یا چطور باید آن را به طور مستقیم آشکارسازی نمود. بر پایهﻯ پیشنهاد یک نظریهﻯ عامه پسند، مادهﻯ تاریک از ذرات پُرجرمی که با یکدیگر برهمکنش ضعیفی دارند ساخته شده است. به گمان فیزیکدانان، برخورد بین دو ذره از این نوع، باعث نابودی هر یک از آن دو ذره و ساخته شدن یک الکترون و یار ضد مادﮦاش، پوزیترون ﻣﻰشود. جرم پوزیترون با جرم الکترون برابر است، اما بر خلاف الکترون، دارای بار الکتریکی مثبت ﻣﻰباشد.

در اینجاست که AMS و دادﮦهای به دست آمده از پرتوهای کیهانی (برای شناخت سرشت مادهﻯ تاریک) وارد ﻣﻰشوند. بخشﻫﺎیی از اتمﻫﺎ، شامل پروتونﻫﺎ و هستهﻳﻰ که الکترونﻫﺎ از آن جدا شدﮦاند به همراه آمیختهﺍی از پوزیترونﻫﺎی پُرانرژی و الکترونﻫﺎ،تابشﻫﺎی کیهانی را ﻣﻰسازند. اما (بر پایهﻯ دادﮦهای به دست آمده در این پژوهش،) تعداد پوزیترونﻫﺎ نسبت به الکترونﻫﺎ، فزونی بسیار بیشﺗﺮی دارد، بنابراین فیزیکدانان فکر ﻣﻰکنند که پرتوهای کیهانیﻧﻤﻰتوانند به تنهایی، سرچشمهﻯ پوزیترونﻫﺎ باشند. دانشمندان فکر ﻣﻰکنند که سرچشمهﻯ دیگر، ﻣﻰتواند (در نتیجهﻯ فرآیندِ) برخورد ذرات گریزانِ مادهﻯ تاریک با یکدیگر باشد.

Dark Matter

بینشﻫﺎی تازه دربارهﻯ مادهﻯ تاریک

AMS ﻣﻰتواند سطح انرژی هر ذره را تا مرتبهﻯ گیگا الکترون ولت، اندازﮦگیری نماید. یک گیگا الکترون ولت برابر است با یک میلیارد الکترون ولت است. دادﮦهای به دست آمده از پرتوهای کیهانی که توسط AMS جمعﺁوری شده است، یک تفاوت فاحش بین شار پوزیترونﻫﺎ و شار الکترونﻫﺎ، هم از لحاظ بزرگی و هم از لحاظ انرژی را نشان ﻣﻰدهد. آقای تینگ ﻣﻰگوید: ’’آنﻫﺎ (شار پوزیترونﻫﺎ و شار الکترونﻫﺎ) به هیچ وجه وابستگی و پیوندی با یکدیگر ندارند،‘‘ وی همچنین افزود: ’’این یک چیز بسیار، بسیار عجیب و غریب است ما زمان زیادی به بررسی این نکته پرداختم؛ در نادرستی این مساله هیچ شکی نیست(به عبارت دیگر، یک جای کار ﻣﻰلنگد).‘‘ تینگ و سایر فیزیکدانان فکر ﻣﻰکنند که این تفاوتﻫﺎ باید بدین معنی باشند که پوزیترونﻫﺎ و الکترونﻫﺎ، هر یک از سرچشمهﺍی جدا از دیگری ﻣﻰآیند.

بر پایهﻯ مدلﻫﺎی اختر فیزیکی پیشین در مورد برخوردﻫﺎی ذرات فضایی، با افزایش سطح انرژی پرتو کیهانی، تعداد پوزیترونﻫﺎ نسبت به الکترونﻫﺎباید کاهش یابد. اما دادهﻫﺎی تازه که از AMS به دست آمدﮦاند، افزایش تعداد پوزیترونﻫﺎ را تا زمانی که سطح انرژی پرتو کیهانی تا ۲۷۵ گیگاالکترون ولت افزایش ﻣﻰیابد را نشان ﻣﻰدهند.در سطوح انرژی بالاتر از ۲۷۵ گیگا الکترون ولت، تعداد پوزیترونﻫﺎ یک روند کاهشی را آغازﻣﻰکند.

آقای تینگ گفت که آزمایشﻫﺎی انجام شده بر روی پرتو کیهانی برای اندازﮦگیری این قله (ی انرژی)، نیم قرن زمان برده است. او افزود که گام بعدی، فهم چگونگی کاهش سریع تعداد پوزیترونﻫﺎ در سطوح انرژی بالاتر از ۲۷۵ گیگا الکترون ولت خواهد بود.با این حال، روشن است که روند کاهش تعداد پوزیترونﻫﺎ نسبت به الکترونﻫﺎ، بسیار کُندتر است. یک توضیح برای این تفاوت این است که به تعداد پوزیترونﻫﺎ در نتیجهﻯ برخوردهای مادهﻯ تاریک، افزوده ﻣﻰشود.برای اثبات هستی مادهﻯ تاریک، فیزیکدانان به گیر اندازی مستقیم ذرات نیاز دارند؛که احتمالا شامل گیراندازی ذراتی که با ذرات سایر مواد عادی، برهمکنش دارند نیز خواهد بود.

آقای تینگ ﻣﻰگوید: ’’تفسیرهای بسیار، بسیار زیادی ممکن ﻣﻰباشد،‘‘ او گفت: ’’تاکنون، اندازﮦگیریﻫﺎ با یک سرچشمهﻯ یکنواخت مادﮦی تاریک، سازگار هستند اما این بدان معنا نیست که ما هستیﻯ مادهﻯتاریک را اثبات نمودﮦایم. ‘‘نتایج به دست آمده، در یک کنفرانس که در CERN برگزار شده است، ارائه شد و در مجلهﻯPhysical Review Lettersبه چاپ رسیده است.

منبع ترجمه: بیگ بنگ/ مترجم: مرتضی فرزادنیا ، منبع: Livescience

مطالعهﻯ بیشتر در:

image_pdfimage_print
(9 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=18954

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *