ذرات شناخته شدۀ فیزیک می توانند “ماده تاریک” را توضیح دهند!

بیگ بنگ: ماده تاریک ماده‌ای مرموز است که به اعتقاد کیهان‌شناسان ۸۵ درصد از جهان هستی را تشکیل داده‌ است، اما براساس نظریه‌ای جدید، این ماده مرموز ممکن است به ماده‌ای شناخته شده شباهت داشته‌ باشد.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از همشهری، در صورتی که این نظریه جدید درست باشد،‌ دریچه‌ای جدید به سوی وجه نامرئی و تاریک فیزیک گشوده می شود. ماده تاریک تنها از طریق گرانش قادر به تعامل با دیگر مواد است، اگر ماده تاریک درون سطلی ریخته شود، از میان آن عبور خواهد‌ کرد زیرا با الکترومغناطیس تعاملی ندارد. (یکی از دلایلی که انسان می‌تواند روز سطح زمین بایستد این است که اتم‌های پای وی توسط اتم‌های سطح زمین رانده می‌شوند.) از آنجایی که ماده تاریک نمی‌تواند نور را بازتاب داده و یا جذب کند، نامرئی و ناملموس است.

از این رو دانشمندان برای قبول این ماده وجود آنها را به رفتار کهکشان‌ها نسبت می‌دهند، جرم محاسبه شده کهکشان‌ها براساس مواد مرئی سازنده آنها به اندازه‌ای کافی نبود که بتواند اجزای آنها را متصل به هم نگه دارد. بعد‌ها رصد بزرگنمایی گرانشی که در آن نور در حضور میدان‌های گرانشی دچار انحراف و اعوجاج می‌شود، نشان داد ماده دیگری نیز وجود دارد که قابل مشاهده نیست اما می‌تواند کهکشان‌های را جرمگین‌تر سازد.

پیون‌های نامرئی

اکنون تیمی متشکل از پنج فیزیکدان ادعا می‌کنند که ماده تاریک شاید نسخه‌ای نامرئی و غیرملموس از پیون، ذره‌ای که در دهه ۱۹۳۰ کشف شد باشد. یک پیون نوعی مزون،‌دسته‌ای از ذرات متشکل از کوآرک‌ها و آنتی‌کوارک‌ها، است؛ پیون‌های خنثی در میان پروتون‌ها و نوترون‌ها حرکت کرده و آنها را در مقیاس هسته اتمی به یکدیگر پیوند می‌دهند.

بیشتر فرضیه‌ها درباره ماده تاریک فرض را بر این گذاشته که ماده تاریک از ذراتی بدون قابلتی تعامل با یکدیگر تشکیل شده‌است، ذراتی که به آرامی از میان یکدیگر عبور می‌کنند. این ذرات ذرات بزرگ کم تعامل یا WIMPها نام دارند. فرضیه دیگر این است که ماده تاریک از از اکسیون‌ها، ذرات فرضی که قادر به حل پرسش‌هایی بدون پاسخ درباره مدل استاندارد فیزیک ذره‌ای هستند، ساخته شده‌است. اکسیون‌ها نیز قدرت تعامل قوی با یکدیگر را ندارند.

فرضیه جدید فیزیکدانان دانشگاه برکلی پیون‌های سازنده ماده تاریک را با قابلیت تعامل شدید‌تر متصور شده‌است،‌ زمانی که ذرات یکدیگر را لمس می‌کنند تا حدی نابود شده و به ماده معمولی تبدیل می‌شوند. برای تبدیل شدن به ماده عادی ذرات باید در الگویی سه به دو با یکدیگر برخورد کنند یعنی سه ذره از ماده تاریک با یکدیگر برخورد کنندبخشی از کوارک‌های ماده تاریک تبدیل شده به ماده عادی مقداری ماده تاریک از خود به جا می‌گذارد. با این مقیاس آنچه به جا می‌ماند می‌تواند مقدار قابل قبولی ماده تاریک و ماده عادی در جهان ایجاد کند. فرضیه جدید توضیح می‌دهد که در جهان اولیه پیون‌های تاریک با یکدیگر برخورد کرده‌ و از میزان ماده تاریک کاسته‌اند.

اما با انبساط جهان هستی میزان برخورد ذرات با یکدیگر کمتر و کمتر شده‌است تا حدی که امروز این ذرات به حدی از هم فاصله گرفته‌اند که به ندرت با یکدیگر برخورد می‌کنند. اما برای عملی شدن فرضیه جدید، پیون‌ها باید از چیزی متفاوت از ماده معمولی ایجاد شده‌باشند زیرا هرآنچه از کوآرک‌های عادی ساخته شده باشد رفتاری متفاوت از ماده تاریک از خود نشان می‌دهد. فیزیکدانان می‌گویند این فرضیه جدید می‌تواند به توضیح جرم کهکشان‌هایی خاص مانند کهکشان‌های کوتوله که از مناطق بسیار جرمگینی برخوردارند که تنها در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای قابل مشاهده‌اند، کمک کند. شاید برخورد‌دهنده بزرگ هادرون بتواند به زودی فرضیه فیزیکدانان برکلی را تایید یا رد کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در Physical Review Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: Livescience

لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=32700

(۱۳ نفر , میانگین : ۵,۰۰ از ۵)