یک جستجوی دیگر برای ماده‌ تاریک

بیگ بنگ: یک بار دیگر، ماده‌ تاریک پیدا نشد در صورتی که محققان امیدوار بودند آن را پیدا کنند. پانداکس(PandaX)– یک تانکر حاوی ۵۸۰ کیلوگرم زنون مایع در زیر کوهستان‌های جینپینگ سیچوان – چین – یکی از حساس‌ترین ردیاب‌های ماده‌ تاریک در سیاره‌ زمین است.

Dark Matterبه گزارش بیگ بنگ، اگر ماده‌ تاریک بتواند به ماده‌ای قابل شناسایی تبدیل شود و اگر ماده‌ تاریک از ذرات بزرگ و حجم‌دار به نام WIMPs تشکیل شده باشد (ذرات پرجرمی که فعل و انفعال ضعیفی با هم دارند) همانطور که دانشمندان برای مدت‌های طولانی فرض می‌کردند، آنگاه دیر یا زود مقداری از ماده‌ تاریک باید در ذرات زنون درون پانداکس وجود داشته باشد به گونه‌ای که محققان بتوانند آن را ردیابی کنند. اما اخیرأ داده‌های گزارش شده از یک آزمایش ۸۰ روزه که در سال ۲۰۱۵ کامل شد به فیزیکدانان می‌گویند که این اتفاق هنوز نیوفتاده است. و این نتیجه‌ی پوچ و بی معنی در شکار ماده‎ تاریک اطلاعاتی را درباره‌ی ماده‌ تاریک ارائه می‌دهد.

ماده‌ تاریک یک پازل گمشدۀ بزرگ در جهان است. وقتی دانشمندان طریقه‌ حرکت ستارگان در طول فضا و ساختار بزرگ مقیاس جهان را مطالعه می‌کنند، می‌توانند ببینند که چیزی گم شده است. هر چیزی که قادر به دیدن آن هستیم طوری رفتار می‌کند که گویی مادۀ خیلی بیشتری نسبت به چیزی که تلسکوپ نشان می‌دهد وجود دارد و کشش گرانشی را ایجاد می‌کند. این ماده‌ تاریک گمشده حداقل ۸۰ درصد از جرم جهان را توضیح می‌دهد. اما محققان هیچ ایده‌ای در مورد مواد تشکیل‌دهندۀ آن ندارند.

در مقاله‌ای که در ۱۲ جولای ۲۰۱۸ در مجله‌ Physical Review Letters منتشر شده، تیمی از محققان داده‌های صفرِ پانداکس را تفسیر کردند تا محدودیت‌های جدیدی را برای ماده‌ تاریک تعیین کنند – و این کار توضیح می‌دهد چه چیزی در بیرون وجود دارد. فرآیند بنیادی حذف که در این مقاله گزارش شده به نظر نسبتأ ساده است: این احتمال وجود ندارد که ماده‌ تاریک از ذراتی تشکیل شده باشد که فعل و انفعال معناداری با ماده‌ی معمولی دارند و جرم آنها بین ۵ میلیون تا ۱۰ میلیون برابر جرم پروتون است. اما این یک معامله‌ی بزرگ است، همانطور که “های-بو یو”، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، و نویسنده‌ این مقاله توضیح می‌دهد.

به گفته‌ وی، این امر نشان می‌دهد که توضیحات احتمالی برای ماده‌ تاریک – مهمتر از همه WIMPs که باید در آزمایشی بر روی مقیاس پانداکس نمایش داده شود – می‌توانند نادرست باشند. ذرات ماده‌ تاریک احتمالأ کوچکتر از WIMPs هستند و به گونه‌ای رفتار نمی‌کنند که مطالعه‎ آنها آسان شود. یو افزود: «باید آمادۀ این ایده شویم که ماده‌ تاریک با هیچ مادۀ دیگری فعل و انفعال ندارد به جز از طریق گرانش.»

بر اساس محدودیت‌های ماده‌ی تاریک که پانداکس و آزمایشات دیگر تعیین کرده‌اند، یو و همکارانش نتیجه می‌گیرند که بهترین آزمایشگاه برای درک ماده‌ تاریک همان آسمان شب است. ستارگان و کهکشان‌ها رفتارهای ظریفی را از خود نشان می‌دهند که محققان از آنها برای یافتن اطلاعاتی دربارۀ ماده‌ تاریک استفاده می‌کنند.

به گفته‌ یو، مشاهدات ستاره‌شناسی به مدلی اشاره دارند که ماده‌ تاریک خودتعاملی نامیده می‌شود – ذراتی که عمدتأ به طرق ناشناخته باهم فعل و انفعال دارند، بجای اینکه غالبأ با ماده‌ معمولی که به آن عادت کردیم تعامل داشته باشند. و بهترین راه برای مشاهدۀ این نوع ماده‌ تاریک از طریق تأثیر آن بر چیزی است که در فضای خارجی مشاهده می‌کنیم. (البته تمام دانشمندان با این قضیه موافق نیستند. حتی شک و تردیدهایی در مورد وجود داشتن ماده‌ی تاریک وجود دارد، گرچه آنها در اقلیت رو به افزایشند.)

یو گفت که هنوز فضا برای آزمایشات بر روی زمین وجود دارد تا ماده‌ تاریک به طور عمیق‌تری جستجو شود و حداقل فرآیند بیشترِ حذف را اجرا کند. یک محفظه‌ حاوی زنون بزرگتر و سنگین‌تر که نمی‌توان در آن به دنبال ذرات ماده‌ تاریک کوچکتر احتمالی گشت، همانند ذرات ابتدایی فرضی به نام آگزیون، می‌تواند محل شروع خوبی باشد.

ترجمه: سحر الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Livescience.com

دیدگاهتان را بنویسید

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