*** قابل توجه ثبت نام کنندگان دوره های آموزشی انجمن؛ بزودی کلاسهای ستاره شناسی مقدماتی و اخترشناسی رصدی آغاز خواهد شد. واحد آموزش***    
 دوشنبه 27 آذر 1396 | 29 ربيع الاول 1439 | 18 دسامبر 2017
مسير :
»
»
»
ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک چیست؟
شنبه 13 آبان 1396 - 23:48 | شاخه : | مترجم : آرشام عابدی | 4700 بازدید | 0 دیدگاه
ماده تاریک چیست؟

کیهان شناسان به تخته سیاه ها باز می گردند، زیرا هنوز جای آزمایشاتی که برای تشخیص ماهیت ماده تاریک صورت می گیرد، خالی است.

عکس: نقشه توزیع ماده در کیهان - که بیشتر آنها ماده تاریک نامرئی است - بین زمین و لبه جهان قابل مشاهده است. تصویر از طریق ESA / NASA / JPL-Caltech.

طی چند دهه گذشته دوران شگفت انگیزی در علم کیهان شناسی ایجاد شده است. مجموعه ای متنوع از اندازه گیری های دقیق به ما اجازه داده است که تاریخ جهان را ما با جزئیات قابل توجهی بازسازی کنیم.

هنگامی که با اندازه گیری های مختلف - از میزان گسترش جهان، الگوهای نور منتشر شده در شکل گیری اتم های اولیه، توزیع در فضای کهکشان ها و خوشه های کهکشان و فراوانی انواع گونه های شیمیایی - ما در می یابیم که همه آنها همان داستان را می گویند و همه یک سری رویدادها را  تایید می کنند.

این گرایش از تحقیق، به صراحت موفق تر از آنچه من فکر می کردم حق داریم امیدوار باشیم است. ما امروزه درباره منشا و تاریخ جهان بیش از چند دهه پیش اطلاعات داریم که هرکس می توانست حدس بزند ما در چنین مدت کوتاهی یاد بگیریم.

اما با وجود این موفقیت های قابل توجه، هنوز بسیاری از  موارد وجود دارد که باید بفهمیم و به نوعی اکتشافهایی که در دهه های اخیر صورت گرفته است، به عنوان بسیاری از سوالات جدید مطرح شده اند.

یکی از غم انگیز ترین ها سوالات این است که در واقع جهان از چه چیز ساخته شده است. مشاهدات کیهان شناسی میانگین چگالی ماده در جهان ما را به دقت بسیار بالا تعیین کرده است، اما این تراکم بسیار بزرگتر از آن است که بتوان آن را با اتم های معمولی تعریف کرد.

پس از دهه ها اندازه گیری و بحث، اکنون اطمینان داریم که اکثریت قریب به اتفاق ماده جهان ما - حدود 84 درصد - از اتم یا سایر مواد شناخته شده تشکیل نمی شود. اگر چه ما می توانیم کشش گرانشی این ماده  را احساس کنیم و به وضوح بگوئیم که آن وجود دارد، اما به سادگی نمی دانیم که آن چیست. این چیزهای اسرارآمیز، نامرئی یا حداقل نزدیک به آن هستند. با وجود فقدان یک نام بهتر، ما آن را "ماده تاریک" می نامیم. اما نامگذاری یک چیز بسیار متفاوت از درک آن است.



عکس: ستاره شناسان ماده تاریک را به طور غیرمستقیم از طریق کشش گرانشی آنها بر روی اشیاء دیگر، نشان می دهند. تصویر از طریق ناسا، ESA و D. Coe (NASA JPL / Caltech و STScI).

تقریبا از زمانی که دانستیم ماده تاریک وجود دارد، فیزیکدانان و اخترشناسان راه هایی را برای کشف اینکه این مواد از چه ساخته شده اند، درک می کنند. آنها با استفاده از آشکارسازهای فوق حساس ساخته شده در معادن عمیق زیرزمینی، تلاش کردند تا تاثیر آرام ذرات ماده تاریک با اتم هایی که برخورد می کنند را اندازه گیری نمایند.

آنها تلسکوپ های عجیب و غریبی را ساخته اند که حساس به نور مرئی نیستند، اما به اشعه گامای کمتر شناخته شده، اشعه های کیهانی و نوترینو ها، برای جستجوی تشعشعات انرژی بالا که از طریق تعامل با ذرات ماده تاریک حاصل می شود، حساسند.

ما برای یافتن نشانه هایی از ماده تاریک، با استفاده از ماشین های غول پیکر پرتوهای ذرات - به طور معمول پروتون ها یا الکترون ها - را تا حداکثر سرعت ممکن شتاب داده و سپس آنها را به یکدیگر تبدیل تا انرژی خود را به ماده تبدیل کنند. ایده این برخورد ها می تواند مواد جدید و عجیب و غریبی ایجاد کند که شاید از جمله انواع ذراتی که ماده تاریک جهان ما را تشکیل می دهند باشد.

در اوایل یک دهه پیش، اکثر کیهان شناسان - از جمله من - به اندازه کافی مطمئن بودیم که ما به زودی پازل ماده تاریک را حل می کنیم. پس از همه اینها، یک برنامه آزمایشی بلند پروازانه در افق دیدمان وجود داشت که ما پیش بینی کردیم بتوانیم ماهیت این ماده را شناسایی کنیم و خواص آن را اندازه گیری کنیم. این برنامه شامل قدرتمند ترین شتاب دهنده ذرات در جهان- برخورد دهنده هادرون بزرگ - و همچنین مجموعه ای از آزمایش های جدید و تلسکوپ های قدرتمند است.

آزمایشات در CERN ، سعی دارند تا روی ماده تاریک به نقطه صفر برسند، اما تا کنون هیچ شانسی نداشته اند. این تصویر از طریق CERNارسال شده است.

آزمایشات در CERN ، سعی دارند تا روی ماده تاریک به نقطه صفر برسند، اما تا کنون هیچ شانسی نداشته اند. این تصویر از طریق CERNارسال شده است.

اما چیزهایی که انتظارش را نداشتیم اجرا نکردیم و اگر چه این آزمایش ها و مشاهدات انجام شده اند و یا بهتر از آنچه که ما امیدوار بودیم، ولی کشفی صورت نپذیرفت.

برای مثال، در طی 15 سال گذشته، آزمایش هایی برای تشخیص ذرات منحصر بفرد ماده تاریک طراحی و میلیونها بار حساس تر شده اند، اما هیچ علامتی از این ذرات فرّار وجود ندارد و اگر چه برخورد دهنده بزرگ هادرون به زیبایی با تمام استانداردهای فنی آماده شده ، به استثنای بوزون هیگز، هیچ ذره و یا پدیده دیگری کشف نشده است.

عکس: در آزمایشگاه فِرمی، جستجوی ماده تاریک به روش کریوژنیک، از برج های دیسک مانند ساخته شده از سیلیکون و ژرمانیوم، برای جستجوی نحوه تعامل ذرات ماده تاریک استفاده می کند. تصویر از طریق ریدار هان / آزمایشگاه فرمی

انعطاف پذیری ناشی از ماده تاریک بسیاری از دانشمندان را شگفت زده کرده و گیج شده اند. ما دلایل بسیار خوبی داشتیم تا ذرات ماده تاریک را در حال حاضر کشف کنیم  و در عین حال که شکار همچنان ادامه دارد، رمز و راز نیز عمیق تر می شود.

به هرطریق، اکنون سوالات بی پاسخ بیشتری نسبت به یک تا دو دهه پیش وجود دارد و گاه ممکن است به نظر برسد که ما هر چه دقیقتر جهان را اندازه می گیریم، کمتر آن را درک می کنیم. در طول نیمه دوم قرن بیستم، فیزیکدانان تئوری ذرات اغلب در پیش بینی نوع ذراتی که از طریق شتاب دهنده ها کشف و به طور فزاینده ای قدرتمند شده اند، بسیار موفق بوده اند و این یک اجرای واقعا موثر بود.

اما به نظر می رسد که پیش بینی های ما به پایان رسیده اند و ذرات شناخته شده ای که با نظریه های مورد علاقه و با انگیزه بیشتر ما همراهی داشته اند، به شدت رد شده اند. شاید کشف چنین ذراتی درست در گوشه ای پنهان باشد. اعتماد ما به زودی بازسازی خواهد شد. اما در حال حاضر، به نظر می رسد حمایت کمی از چنین خوش بینی وجود دارد.

در پاسخ به این گفتگو، فیزیکدانان به تخته سیاه های خود باز می گردند تا به بازنویسی و تجدید نظر فرضیه ها بپردازند و با قدری حوصله بیشتر، ما به شدت تلاش می کنیم راه جدیدی را برای فهم دنیای خودمان پیدا کنیم.

 

دن هورر، دانشگاه شیکاگو*

*دن هوپر، دانشمند وابسته به بخش نظری آستروفیزیک آزمایشگاه شتاب دهنده ملی فرمی و دانشیار ستاره شناسی و آستروفیزیک دانشگاه شیکاگو است.

 

منبع :مقالات خبرنامه ارسالی از وبسایت Earthsky



اشتراک گذاری در:

بیان دیدگاه

- لطفاً نام و دیدگاه‌ خود را با حروف فارسی تایپ کنید.
- سایت انجمن نجوم آماتوری ایران مجاز به ویرایش ادبی دیدگاه‌ها است.
- دیدگاه‌هایی که حاوی مطالب کذب، توهین یا بی‌احترامی و موارد مغایر با قوانین کشور باشند منتشر نخواهند شد.
- دیدگاه‌ها پس از تأیید منتشر می‌شوند.
نام:(اجباری)
رایانامه:(اجباری)
دیدگاه:

کد امنیتی:
(از چپ به راست)
https://telegram.me/iranastronomy
هم اکنون