یک کاندید جدید و هیجان‌انگیز برای “ماده تاریک”

2
1679

بیگ بنگ: چیزی در کیهان باعث ایجاد جرمی بیش از آنچه ما مستقیما شناسایی می‌کنیم، می‌شود. ما از طریق تاثیر گرانشی‌اش بر روی چیزهایی مثل کهکشان‌ها یا ستاره‌ها و …می‌دانیم که وجود دارد، اما هنوز نمی‌دانیم چیست و یا چگونه به اینجا رسیده است. ما این جرم نامرئی را «ماده تاریک» می‌نامیم، و فیزیکدانان اخیرا ذره‌ای را شناسایی کردند که می‌تواند در پشت پردۀ “ماده تاریک” نقش داشته باشد.

vpWsVjMfNHwsAphUmkTxبه گزارش بیگ بنگ، این کاندید که اخیرا کشف شده، یک ذره زیراتمی است و «دی-استار هگزاکوارک» نامگذاری شده و گمان می‌شود ذراتش در تاریکی ابتدایی پس از بیگ بنگ، برای ایجاد “ماده تاریک” به هم نزدیک شده است. تقریباً یک قرن است که ماده تاریک اخترشناسان را سردرگم کرده است. ماده تاریک نخستین‌بار در حرکات عمودی ستارگان مشاهده شد، که گمان می‌کردند در اطراف آنها توده بیشتری از آنچه ما امکان مشاهده آن را داریم، وجود دارد.

اکنون ما می‌توانیم تاثیر “ماده تاریک” را در سایر حرکات نیز مشاهده کنیم. برای مثال در لنز گرانشی، جایی که نور در اطراف اشیا عظیم مانند خوشه‌های کیهانی می‌چرخد و یا چرخش بیرونی دیسک‌های کهکشانی که خیلی سریع‌تر از آنی است که با جرم قابل رویت قابل توضیح باشد. تشخیص ِ مستقیم “ماده تاریک” تاکنون امکان‌پذیر نبوده، زیرا هیچگونه تابش الکترومغناطیس را جذب، بازتاب و منتشر نمی‌کند. اما تاثیر گرانشی آن بسیار قوی است، به اندازه‌ای قوی که ۸۵ درصد ماده تشکیل دهندۀ جهان ما می‌تواند ماده تاریک باشد.

دانشمندان بسیار علاقمند هستند که به انتهای رمز و راز “ماده تاریک” برسند. نه به خاطر کنجکاوی بیش از حد آنها، بلکه شناخت ماده تاریک می‌تواند چیزهای زیادی دربارۀ نحوه شکل‌گیری و عملکرد جهان به ما بیاموزد. در واقع اگر ماده تاریک وجود نداشته باشد، این بدان معناست که در مدل استاندارد فیزیک ذرات که ما برای توصیف و درک جهان از آن استفاده می‌کنیم، اشتباه  بزرگی وجود دارد.

در طول این سال‌ها نامزدهای زیادی برای ماده تاریک مطرح شده، اما هنوز به نظر نمی‌رسد که ما به یافتن پاسخ خیلی نزدیک باشیم. اینجاست که ذرات «دی-استار هگزاکوارک»– یا به عبارتی رسمی‌تر d*(2380) _ وارد بحث می‌شود. “دانیل واتس”، فیزیکدان هسته‌ای از دانشگاه یورک در انگلستان توضیح می‎دهد که: «منشأ ماده تاریک در جهان یکی از بزرگترین سؤالات در دانش کنونی است و این سوال تاکنون بدون پاسخ مانده است. اولین محاسبات ما نشان می‌دهد که میعانات دی استار، کاندیدی جدید برای “ماده تاریک” هستند. این نتیجۀ جدید منحصرا بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا نیازی به تعریف مفاهیم جدیدی در فیزیک ندارد.»

darkmatterکوارک‌ها ذرات اساسی هستند که بطور معمول در گروه‌های سه تایی قرار می‌گیرند تا پروتون و نوترون را تشکیل دهند. در مجموع، این ذرات سه کوارک “باریون” نامیده می‌شوند و بیشتر مواد قابل مشاهده در جهان از آنها ساخته شده است. شما باریون هستید همانطور که خورشید هم هست. سیارات و غبارهای فضا نیز باریون هستند. وقتی شش کوارک با هم ترکیب می‌شوند، این ترکیب نوعی ذره بنام دی باریون یا شش گوش ایجاد می‌کند. ما در واقع تعداد کمی از آنها را مشاهده کرده‌ایم. ذرات «دی-استار هگزاکوارک»، که در سال ۲۰۱۴ توضیح داده شد، اولین کشف قابل توجه در این زمینه بود.

این ستاره‌ها بسیار جالب هستند، چرا که آنها بوزون هستند، نوعی ذره که از چارچوب رفتاری به نام آمار بوز-اینشتین پیروی می‌کند. در این حالت، این بدان معناست که مجموعه‌ای از این ستاره‌ها می‌تواند چیزی بنام چگالش بوز-اینشتین تشکیل دهد. آنها همچنین بعنوان “حالت پنجم ماده” نیز شناخته می‌شوند. زمانی این میعانات شکل می‌گیرند که یک گاز بزونی با چگالی کم و تقریبا بالاتر از صفر مطلق خنک شود. در این مرحله، اتم‌های درون گاز از تکان‌های معمولی و آهسته‌شان به حالت کاملا خاموش – پایین‌ترین حالت کوانتومی ممکن – می‌رسند.

بر طبق مدل این تیم، اگر چنین گازی از «دی-استار هگزاکوارک» در ابتدای جهان در فضا شناور بوده، به محض خنک شدن پس از بیگ بنگ می‌توانسته  گرد هم آمده و به چگالش بوز-اینشتین، تبدیل شود. در نهایت آن میعانات همانی هستند که ما “ماده تاریک” می‌نامیم. بدیهی است که اینها همگی کاملاً نظری هستند، اما هرچه کاندیدهای بیشتری برای “ماده تاریک” می‌یابیم – چه آنها را تایید و یا رد کنیم– به شناخت اینکه واقعا “ماده تاریک” چه می‌تواند باشد، نزدیکتر می‌شویم. و آیا شما واقعا مشتاق دانستن نیستید؟

بنابراین کارهای زیادی برای انجام باقی مانده است. این تیم در حال برنامه‌ریزی برای جستجوی ذرات «دی-استار هگزاکوارک» ،بیشتری در اعماق فضا و همچنین آزمایش نتایج فعلی خود هستند تا شاید بتوانند به داده‌های بهتری دست یابند. آنها همچنین در حال برنامه‌ریزی برای تحقیقات بیشتر بر روی این ستاره ها در آزمایشگاه هستند.

به گفته “میکائیل باشکانو” فیزیکدان دانشگاه یورک: «قدم بعدی در انتشار این کاندید جدید ماده تاریک، بدست آوردن درک بهتر از نحوۀ تعاملات این نوع ذرات می‌باشد، نظیر اینکه این ذرات چه زمانی یکدیگر را جذب و یا دفع می کنند. ما در حال هدایت آزمایشات جدیدی برای ساخت این ذرات درون هسته‌های اتمی هستیم تا ببینیم که آیا مشخصات آنها وقتی که در فضای آزاد هستند، متفاوت عمل می‌کند یا خیر.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physics G: Nuclear and Particle Physics منتشر شده است.

ترجمه: ریحانه نامداری/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com


ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

2 دیدگاه‌ها