جهان از چه درست شده است؟

مهدی مومن زاده ۳۰ دی ۱۳۹۴ | ۱۷:۵۰ ۲۰ فروردین ۱۳۹۸ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۱۴ دقیقه

جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، جای بسیار بزرگی است. تا به حال بیش از ۲۰۰ میلیارد کهکشان در آن پیدا کرده‌ایم. کهکشان «راه شیری» که خانه‌ی ماست، فقط یکی از کهکشان‌های متوسط، در بین این ۲۰۰ میلیارد است. خورشید، یکی از ستارگان متوسط در بین ۲۰۰ میلیارد ستاره‌ی کهکشان راه شیری است و زمین نیز سیاره‌ی کوچکیست که به دور خورشید می‌گردد. این مقدار ماده، واقعا زیاد و غیر قابل وصف است. با این حال، این همه‌ی آن چیزی نیست که در جهان وجود دارد. هیچ می‌دانستید که همه‌ی این سیاره‌ها، ستاره‌ها و کهکشان‌ها، فقط ۵ درصد از ماده-انرژی جهان را تشکیل داده‌اند؟ ۹۵ درصد از ماده-انرژی کیهان فعلا با هیچ دستگاهی قابل آشکارسازی نیست. ولی چرا فقط ۵ درصد کیهان را می‌بینیم؟ چرا نمی‌توان بقیه‌ی ماده-انرژی کیهان را مشاهده کرد؟ ماده‌ی تاریک چیست؟

جهان قابل مشاهده برای ما، تمام آن چیزیست که از اتم، ذرات زیر اتمی، نوترینو و فوتون ساخته شده است. ما همه‌ی این‌ها را می‌توانیم به صورت مستقیم یا غیر مستقیم مشاهده کنیم. ما به خوبی می‌توانیم جهان اطراف و کهکشان‌های دوردست را ببینیم، یا ذرات زیر اتمی را آشکار کنیم. ولی این فقط درصد کوچکی از عالم است. مقدار بیشتری از آن، همچنان برای ما ناشناخته باقی مانده است. این موضوع را نخستین بار یک دانشمند سوییسی فهمید.

کشف یک سوییسی

در سال ۱۹۳۳، ستاره‌شناسی سوییسی به نام «فریتز زوییکی» (Fritz Zwicky)، گروهی از کهکشان‌ها را برای بدست آوردن جرم آن‌ها مطالعه می‌کرد. او در مشاهده‌های خود، به پدیده‌ای عجیب برخورد کرد. در محاسبات او، جرم کهکشان‌ها با گرانش‌ها آن‌ها متناسب نبود. بدین معنی که کهکشان‌ها خیلی سریع به دور خود می‌چرخیدند و برای اینکه ستاره‌های آن‌ها در فضا پخش نشود، به گرانشی به مراتب بیشتر از چیزی که محاسبات نشان می‌داد، نیاز داشتند. زوییکی که حسابی به فکر فرو رفته‌ بود، به این نتیجه رسید که شاید کهکشان‌ها از ماده‌ای بیشتر از آن‌چه برای او قابل مشاهده بود، ساخته شده‌اند. او این ماده‌ی ناپیدا را، «ماده‌ی تاریک» (Dark Matter) نامید. در زمان فریتز زوییکی، کسی از نظریه‌ی او استقبال نکرد و آن را جدی نگرفت. «ریچارد ماسی» (Richard Massey) از دانشگاه دورهام در انگلستان می‌گوید: «دیگر دانشمندان، زوییکی را نظریه پرداز دیوانه‌ای می‌دانستند که نتوانسته مشاهداتش را خوب انجام بدهد. در نتیجه ماده‌ای جدید خلق کرده تا معادلاتش درست از آب در آید.»

ماسی این‌طور ادامه می‌دهد: «کهکشان‌هایی که زوییکی مشاهده می‌کرد، با چنان سرعت زیادی به دور خود می‌چرخیدند که باید بر اثر این سرعت زیاد کاملا متلاشی می‌شدند. سرعت زیاد، باید ستاره‌ها و ماده‌ی آن‌ها را به فضا پخش می‌کرد.» هر کهکشان مثل یک چرخ فلک است. این چرخ فلک آن‌قدر سریع به دور خود می‌چرخد که همه‌ی سرنشینان آن، باید بر اثر نیروی گریز از مرکز به خارج از چرخ فلک پرتاب شوند. با این حال، این اتفاق رخ نمی‌دهد، درست مثل این است که کمربندی محکم، سرنشینان را سر جای خود نگه داشته باشد.

فریتز زوییکی مشاهده کرد که کهکشان‌ها با سرعت خیلی زیادی دور خود می‌چرخند و این سرعت، با گرانش آن‌ها متناسب نیست. او پیشنهاد کرد که ممکن است ماده‌ای ناپیدا،‌ این گرانش بیشتر را تولید می‌کند و آن را «ماده‌ی تاریک» نامید.

فریتز زوییکی مشاهده کرد که کهکشان‌ها با سرعت خیلی زیادی دور خود می‌چرخند و این سرعت، با گرانش آن‌ها متناسب نیست. او پیشنهاد کرد که ممکن است ماده‌ای ناپیدا،‌ این گرانش بیشتر را تولید می‌کند و آن را «ماده‌ی تاریک» نامید.

نظریه‌ی زوییکی برای سال‌ها فراموش شد، تا بالاخره در دهه‌ی ۷۰ میلادی، ستاره‌شناسی به نام «ورا روبین» (Vera Rubin) در رصدهایش مشاهده کرد که کهکشان‌های همسایه، با سرعتی عادی به دور خود چرخش نمی‌کنند. برای توضیح بیشتر باید گفت در علم فیزیک، گرانش با جرم نسبت مستقیم دارد. بدین معنی که هرچه جرم یک جسم بیشتر می‌شود، گرانش آن نیز افزایش می‌یابد. مثلا گرانش «مشتری» به عنوان سیاره‌ای غول‌پیکر، بیشتر از سیاره‌ی «زمین» است. در منظومه‌ی شمسی ما، قانون ساده‌ای برای چرخش سیاره‌ها به دور خورشید وجود دارد. هرچه سیاره از خورشید دورتر باشد، گرانش خورشید بر روی آن تاثیر کمتری دارد. در نتیجه، سرعت چرخش سیاره به دور خورشید کندتر است. طبق همین منطق، ستاره‌هایی که دور مرکز کهکشان می‌چرخند، باید همین رفتار را داشته باشند. هرچه ستاره از مرکز کهکشان دورتر است، باید سرعت چرخش آن نیز آهسته‌تر باشد. با این حال روبین متوجه شد که حتی ستاره‌هایی که در لبه‌ی کهکشان هستند نیز با سرعتی نزدیک به ستاره‌های درونی‌تر کهکشان، به دور مرکز کهکشان می‌چرخند. رخ دادن چنین پدیده‌ای، نیاز به گرانش بیشتر دارد. گرانشی که از یک جرم اضافه در این میان ناشی می‌شود.

ورا روبین مشاهده کرد که بر خلاف انتظار، ستاره‌های لبه‌ی کهکشان‌ها با سرعتی خیلی زیاد و نزدیک به ستاره‌های درونی، به دور مرکز کهکشان‌ها می‌گردند. این به معنی حضور گرانش خیلی زیاد در کهکشان بود. گرانشی بیشتر از آن‌چه از جرم مرئی کهکشان انتظار می‌رفت.

ورا روبین مشاهده کرد که بر خلاف انتظار، ستاره‌های لبه‌ی کهکشان‌ها با سرعتی خیلی زیاد و نزدیک به ستاره‌های درونی، به دور مرکز کهکشان‌ها می‌گردند. این به معنی حضور گرانش خیلی زیاد در کهکشان بود. گرانشی بیشتر از آن‌چه از جرم مرئی کهکشان انتظار می‌رفت.

در دهه‌ی۸۰ میلادی، نخستین مدارک مهم در تایید وجود ماده‌ی تاریک پیدا شد. در سال ۱۹۸۱ گروهی به رهبری «مارک دیویس» (Mark Davis) از دانشگاه هاروارد، یکی از نخستین «نقشه‌برداری‌های کهکشانی» را انجام داد. آن‌ها فهمیدند که کهکشان‌ها با الگویی یکسان و همگن در گیتی قرار نگرفته‌اند. در عوض، کهکشان‌ها در خوشه‌های بزرگ چند صد و چند هزارتایی قرار دارند. این الگویی پیچیده از کهکشان‌ها را می‌سازد که از آن به نام «شبکه‌ی کیهانی» (Cosmic Web) یاد می‌شود. این شبکه با تار و پودی به نام ماده‌ی تاریک قوام یافته‌ است. «کارولین کراوفورد» (Carolin Crawford) از دانشگاه کمبریج می‌گوید: «به زبان ساده،‌ ماده‌ی تاریک اسکلتی است که ماده‌ی معمولی روی آن شکل گرفته است. ما می‌دانیم که ماده‌ی تاریک حتما باید از ابتدا در جهان وجود می‌داشت. نیاز بود که ماده‌ی جهان، به صورت خوشه‌هایی در کنار یکدیگر نگه داشته شود تا ساختارهایی که اکنون می‌بینیم بوجود آید.» ستاره‌شناسان امروزی اعتقاد دارند که ماده‌ی تاریک،‌ نقش بسزایی در بوجود آمدن جهان ما داشته است. اگر ماده‌ی تاریک وجود نداشت، پس از وقوع «مهبانگ» (Big Bang)، ساختارهای عظیم کیهان ما به این شکل بوجود نمی‌آمدند.

در همان دهه‌ی ۸۰، یک گروه تحقیقاتی از اتحاد جماهیر شوروی، توضیح جالبی درباره‌ی ماده‌ی تاریک ارائه کرد. آن‌ها گفتند که شاید ماده‌ی تاریک از ذراتی به نام نوترینو ساخته شده باشد. توضیح آن‌ها تا حد زیادی معنی‌دار بود، نوترینو‌ نوعی ذره‌ی بنیادین است که به دلیل بار الکتریکی خنثی و جرم اندک، به ندرت با ماده وارد برهمکنش می‌شود.  پژوهشگران فکر کردند که ممکن است مجموع وزن همه‌ی نوترینوهای عالم،‌ به اندازه‌ای باشد که گرانش اضافی را توضیح دهد. ولی نوترینوها، ذراتی هستند که پدیده‌ای به نام «ماده‌ی تاریک داغ» (Hot Dark Matter) را می‌سازند. «کارلوس فرنک» (Carlos Frenk) از دانشگاه دورهام، جهانی که از ماده‌ی تاریک داغ تشکیل شده بود را شبیه‌سازی کرد و در نهایت نتیجه گرفت که چنین چیزی غیر ممکن است. فرنک می‌گوید: «ما در شبیه‌سازی خود فهمیدیم که جهان پر از ماده‌ی تاریک داغ، نمی‌تواند وجود داشته باشد. شبیه‌سازی ما اصلا شبیه به جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم نبود. ابرخوشه‌های کهکشانی در این جهان وجود نداشتند.»

در دهه‌ی ۸۰ میلادی، یک گروه تحقیقاتی از شوروی، پیشنهاد کرد که ممکن است ذراتی به نام «نوترینو» که به ندرت با ماده وارد برهمکنش می‌شوند، سازنده‌ی ماده‌ی تاریک باشند.

در دهه‌ی ۸۰ میلادی، یک گروه تحقیقاتی از شوروی، پیشنهاد کرد که ممکن است ذراتی به نام «نوترینو» که به ندرت با ماده وارد برهمکنش می‌شوند، سازنده‌ی ماده‌ی تاریک باشند.

ماده‌ی تاریک باید خیلی سرد باشد و آهسته حرکت کند. هرچند که نمی‌توانیم ماده‌ی تاریک را مستقیم ببینیم، ولی می‌توانیم آن را از روی اثرات ثانویه تشخیص دهیم. ماده‌ی تاریک به دلیل داشتن گرانش، می‌تواند نور را منحرف کند. این باعث می‌شود که در جهان پدیده‌ای به نام «عدسی گرانشی» بوجود آید. از عدسی‌های گرانشی برای یافتن محل‌های تجمع ماده‌ی تاریک استفاده می‌شود. با استفاده از این روش، دانشمندان از ماده‌ی تاریک موجود در جهان نقشه‌برداری می‌کنند.

تا به حال، دانشمندان فقط قسمت کوچکی از شکل توزیع ماده‌ی تاریک کیهان را نقشه‌برداری کرده‌اند. ولی گروهی که در حال نقشه‌برداری از توزیع ماده‌ی تاریک جهان است، افکار بلندپروازانه‌ای در ذهن خود دارد و امیدوار است که بتواند یک-هشتم کیهان که شامل میلیون‌ها کهکشان‌ می‌شود را نقشه‌برداری کند. «گری پرزو» (Gary Prezeau) از آزمایشگاه JPL ناسا می‌گوید: «اکنون نقشه‌ها بسیار خام هستند و جزئیات زیادی را نمی‌توانند نشان دهند. مثل این است که تصور اندکی از قاره‌های زمین داشته باشید، ولی خیلی دوست داشته باشید که به طور دقیق شکل کوه‌ها و دریاچه‌ها را بفهمید.» بنابراین در آینده‌ای نزدیک تا حدودی درباره‌ی این‌که ماده‌ی تاریک بیشتر در کجا پیدا می‌شود اطلاعاتی کسب می‌کنیم.

اکنون کیهان‌شناسی مدرن می‌گوید که فقط ۵ درصد از ماده-انرژی کیهان برای ما قابل مشاهده است. چیزی در حدود ۲۵ درصد را ماده‌ی تاریک و ۷۰ درصد آن را انرژی تاریک تشکیل داده است. انرژی تاریک نوعی انرژیست که باعث شده شتاب انبساط جهان به یکباره از چند میلیارد سال پیش افزایش یابد. جهان از زمان وقوع مهبانگ در حال انبساط است. به هر صورت هنوز درباره‌ی ماهیت واقعی ماده‌ی تاریک نمی‌دانیم.

کیهان‌شناسی مدرن می‌گوید که فقط ۵ درصد از ماده-انرژی کیهان برای ما قابل مشاهده است و بیش از ۹۰ درصد ماده‌ی جهان را نمی‌بینیم.

کیهان‌شناسی مدرن می‌گوید که فقط ۵ درصد از ماده-انرژی کیهان برای ما قابل مشاهده است و بیش از ۹۰ درصد ماده‌ی جهان را نمی‌بینیم.

ماده‌ی تاریک چیست؟

درباره‌ی ماهیت ماده‌ی تاریک تا به حال ایده‌های متفاوتی مطرح شده است. ولی تا به این‌جای کار، پرطرفدارترین نظریه این است که ماده‌ی تاریک از ذراتی ناپیدا به نام «ویمپ» (Wimp) ساخته شده است. ویمپ مخفف عبارت «ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف» است. «آنی گرین» (Anne Green) از دانشگاه ناتینگهام انگلستان می‌گوید: «ذرات ویمپ به ندرت با یکدیگر دچار برهمکنش می‌شوند و البته با ماده‌ی عادی نیز برهمکنش ندارند. بدین معنی که ذرات ویمپ می‌توانند از درون ماده‌ی معمولی بدون اینکه اثری از خود بر جای بگذارند رد شوند. دوم اینکه ویمپ‌ها خیلی سنگین وزن هستند و می‌توانند صدها و هزاران برابر یک پروتون وزن داشته باشند.»

ماسی می‌گوید: «واژه‌ی «ویمپ» خیلی کلی است و ما می‌توانیم با هر ماده‌ای که با محیط اطرافش برهمکنش ندارد مواجه باشیم. تشخیص آن‌ کار بسیار سختی است.» این‌ جاییست که دانشمندان دچار درماندگی می‌شوند. نخست آن‌ها فرض کردند که باید مقدار زیادی ماده‌ی تاریک وجود داشته باشد. سپس فرض کردند که این ماده‌ی تاریک از ذراتی تشکیل شده که اساسا نمی‌توان آن‌ها را ردیابی کرد.

تقریبا از سال ۱۹۸۳، بسیاری از فیزیک‌دان‌ها اعتقاد داشتند که اساسا چنین ماده‌ای وجود ندارد. آن‌ها می‌گفتند که شاید قوانین گرانشی که ما تعریف کرده‌ایم اشتباه هستند. شاید به همین دلیل باشد که چنان رفتار عجیبی را می‌توانیم در کهکشان‌ها مشاهده کنیم. به این ایده، «دینامیک نیوتونی اصلاح شده» یا به اختصار «موند» (Mond) می‌گویند. طبق آن‌چه در ویکی‌پدیا آمده: « قانون گرانش نیوتون تنها در شرایطی که شتاب گرانش به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد، تایید شده ‌است و برای شتاب‌های بسیار ناچیز باید اصلاح شود. این نظریه بیان می‌کند که در چنین شرایطی، شتاب به صورت خطی با نیروی گرانشی وارد شده متناسب نیست و رابطه‌ای غیرخطی دارد. این فرضیه در مقابل فرضیه‌ی محبوب‌تر ماده تاریک قرار دارد.

جدی‌ترین‌ نظریه درباره‌ی ماده‌ی تاریک،‌ نظریه‌ی «ویمپ» است. این نظریه ذراتی را مسئول ماده‌ی تاریک می‌داند که خیلی پرجرم هستند ولی به ندرت با ماده‌ی معمولی و با خودشان وارد برهمکنش می‌شوند.

جدی‌ترین‌ نظریه درباره‌ی ماده‌ی تاریک،‌ نظریه‌ی «ویمپ» است. این نظریه ذراتی را مسئول ماده‌ی تاریک می‌داند که خیلی پرجرم هستند ولی به ندرت با ماده‌ی معمولی و با خودشان وارد برهمکنش می‌شوند.

ماسی می‌گوید: «ما با قوانین گرانشی که می‌شناسیم همه‌ی کهکشان‌ها را مطالعه می‌کنیم و به این نتیجه می‌رسیم که قوانین ما برای آن‌ها به خوبی کار نمی‌کند. ولی شاید در مورد آن‌ها دچار سوء تفاهم شده‌ایم، شاید گرانش را برای آن‌ها باید جور دیگری محاسبه کنیم.» ماسی این‌طور ادامه می‌دهد: «مشکل این‌است که طرفداران نظریه‌ی «موند» معادلات جایگزین مناسبی برای ماده‌ی تاریک پیدا نکرده‌اند. ایده‌ی آن‌ها نمی‌تواند توضیح مناسبی بدهد. هرکس که می‌خواهد یک نظریه‌ی جدید درباره‌ی گرانش مطرح کند، باید از اینشتین عملکرد بهتری داشته باشد و بتواند هرچیزی که او بیان می‌کرد را توضیح دهد و در ضمن از پس توصیف ماده‌ی تاریک هم بر‌آید.»

در سال ۲۰۰۶، ناسا تصویری از فضا گرفت که نظریه‌ی «موند» را برای همیشه نزد بسیاری از پژوهشگران کشت. در این تصویر، دو خوشه‌ی کهکشانی عظیم دیده می‌شود که در حال برخورد با یکدیگر هستند. بیشتر ماده‌ی این ابرخوشه‌ها در مرکز آن‌ها تجمع کرده است و انتظار می‌رود که بیشتر گرانش در آن‌جا حضور داشته باشد. با این حال، در قسمت‌های بیرونی ابرخوشه‌ها، گرانش، نور را منحرف کرده است. بدین معنی که در قسمت‌های بیرونی، گرانش زیادی وجود دارد که ناشی از حضور جرمی سنگین و ناپیداست. این تصویر برای بسیاری از دانشمندان، اثباتی محکم بر وجود ماده‌ی تاریک بود. اگر این‌طور باشد، بنابراین به خانه‌ی اول بازگشته‌ایم، باید به دنبال ماده‌ای سنگین‌وزن با برهمکنش کم باشیم.

ماده‌ی تاریک به دلیل جرم زیاد،‌ می‌تواند پدیده‌ای به نام عدسی‌های گرانشی را درست کند.

ماده‌ی تاریک به دلیل جرم زیاد،‌ می‌تواند پدیده‌ای به نام عدسی‌های گرانشی را درست کند.

پیدا کردن چنین ماده‌ای، از یافتن سوزن در انبار کاه مشکل‌تر است. با این حال راه‌هایی برای یافتن آن وجود دارد. نخستین راه این است که برهمکنش احتمالی ماده‌ی تاریک با ماده‌ی معمولی را ببینیم. با زیر نظر قرار دادن آن از طریق نقشه‌هایی که تهیه می‌شود، ممکن است بتوان برهمکنشی را در مناطقی که ماده‌ی تاریک حضور بیشتری دارد مشاهده کرد. ذرات ماده‌ی تاریک معمولا از درون ماده‌ی معمولی رد می‌شوند. با این حال ممکن است بعضی از آن‌ها، به هسته‌ی اتم‌ها برخورد کنند. این برخورد منجر به تولید پرتوهای پرانرژی گاما می‌شود. فرنک می‌گوید: «ماده‌ی تاریک می‌تواند بدرخشد.»

گرین می‌گوید: «هم اکنون نیز آزمایش‌هایی که به دنبال کشف برهمکنش ذرات ماده‌ی تاریک با هسته‌ی اتم‌ها هستند در حال انجام است.» در سال ۲۰۱۴، پژوهشگران با استفاده از «تلسکوپ فضایی فرمی» (Fermi Space Telescope) متعلق به ناسا، مدعی شدند که توانسته‌اند پرتوهای گامای ناشی از این برخوردها را ببینند. آن‌ها مکانی از کهکشان راه‌شیری را یافتند که به نظر می‌رسید با پرتوی گامای ناشی از برخورد ذرات ماده‌ی تاریک با هسته‌ی اتم می‌درخشد. البته که چنین پرتوهای گامایی وجود دارد و این الگو با مدل‌های نظری جور در می‌آید، ولی مسئله این است که چگونه می‌توانیم مطمئن شویم این پرتوهای گاما دقیقا از ماده‌ی تاریک بوجود آمده‌اند؟ پرتوهای گاما می‌توانند از ستاره‌هایی که به آن‌ها «تپ‌اختر» (Pulsar) می‌گوییم یا از ستاره‌هایی که رمبش می‌کنند (ویران می‌شوند) نیز ساطع شود.

در صورت برهمکنش ماده‌ی تاریک با ماده‌ی معمولی، پرتوی گاما ساطع می‌شود.

در صورت برهمکنش ماده‌ی تاریک با ماده‌ی معمولی، پرتوی گاما ساطع می‌شود.

به جز برخورد ماده‌ی تاریک با ماده‌ی معمولی، ذرات ماده‌ی تاریک گاهی اوقات به یکدیگر هم برخورد می‌کنند. گروه ماسی، به تازگی در حال مطالعه‌ی کهکشان‌های برخوردی است. وقتی دو کهکشان با یکدیگر برخورد می‌کنند، به دلیل فاصله‌ی زیاد بین ستاره‌های هر کهکشان، ستاره‌های آن‌ها به ندرت با هم تصادف می‌کنند. اتفاقی که می‌افتد این است که دو کهکشان بدون آسیب، از درون یکدیگر رد می‌شوند و فقط شکل آن‌ها به دلیل تاثیر گرانشی که روی هم می‌گذارند، به هم می‌ریزد. گروه ماسی انتظار دارند که همه‌ی ماده‌ی تاریک دو کهکشان‌، مستقیم و خیلی آسان به همراه ماده‌ی معمولی کهکشان‌ها از حادثه جان سالم به در ببرد و عبور کند. ولی سرعت قسمتی از توده‌ی ماده‌ی تاریک کم ‌شود و منجر به این شود که بخش عمده‌ای از ماده‌ی تاریک‌ از هر کهکشان عقب بیفتد. این بدین معنیست که ماده‌ی تاریک هر کهکشان با حجم بزرگ دیگری از ماده‌ی تاریک کهکشان دیگر برخورد کرده است و باعث شده که توده‌ی ماده‌ی تاریک به همراه کهکشان مادر پیش نرود.

هر دوی این روش‌ها، دارای کمبودهای مخصوص به خود هستند. شما نمی‌توانید یک توده‌ی ماده‌ی تاریک را بردارید و آن را برای مطالعه زیر میکروسکوپ قرار دهید. این ابرها بسیار بزرگ و دوردست هستند. بنابراین یک راه دیگر برای یافتن ماده‌ی تاریک، تولید کردن آن است. فیزیک‌دان‌ها امیدوارند که بتوانند با استفاده از برخورد دهنده‌ی بزرگ ذرات LHC در سوییس، ماده‌ی تاریک را تولید کنند. LHC می‌تواند پروتون‌ها را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به یکدیگر برخورد دهد. این برخوردها انرژی زیادی به پروتون‌ها می دهند و باعث می‌شوند که به ذرات ریزتر تجزیه شوند. سپس آشکارساز‌های LHC می‌توانند این ذرات ریزتر را شناسایی کنند.

«مالکولم فیربیرن» (Malcolm Fairbairn) از کینگز کالج لندن می‌گوید: «در طی این برخوردهای عظیم، ذرات جدید مثل ویمپ می‌توانند شناسایی شوند. اگر ویمپ‌ها سازنده‌ی ماده‌ی تاریک باشند و ما بتوانیم آن‌ها را در LHC پیدا کنیم، در موقعیت خیلی خوبی برای شناخت ماده‌ی تاریک قرار می‌گیریم.» به هر صورت اگر ماده‌ی تاریک به شکل ذرات ویمپ نباشد، LHC نمی‌تواند آن را پیدا کند. البته ممکن است ماده‌ی تاریکی که در LHC تولید می‌شود، اساسا توسط آشکارساز‌ها ردیابی نشود.

ممکن است بتوانیم در برخورد دهنده‌ی ذرات LHC سوییس، ذرات ماده‌ی تاریک را پیدا کنیم.

ممکن است بتوانیم در برخورد دهنده‌ی ذرات LHC سوییس، ذرات ماده‌ی تاریک را پیدا کنیم.

اگر این روش هم جواب نداد، فیزیک‌دان‌ها یک راه دیگر نیز برای این کار دارند، اینکه به عمق زمین سفر کنند. در معدن‌های قدیمی یا درون کوه‌ها، فیزیک‌دان‌ها منتظر موقعیت‌هایی هستند که ویمپ‌ها با ماده‌ی معمولی برخورد کنند. از همان دست برخوردهایی که تلسکوپ فضایی فرمی در دل فضا دنبال آن‌ها می‌گشت. در هر ثانیه، میلیاردها ذره‌ی ماده‌ی تاریک از درون بدن ما عبور می‌کند. فرنک می‌گوید: «آن‌ها در دفتر کار شما هستند، در اتاق شما حضور دارند. ذرات ماده‌ی تاریک همه‌جا هستند. در حالی که میلیاردها عدد از آن‌ها هر لحظه از بدن شما عبور می‌کنند، آن‌ها را احساس نمی‌کنید.» به صورت نظری، ما باید بتوانیم تابش‌های پرتوی گاما را از بعضی برخوردها دریافت کنیم.

اکنون بیشتر فیزیک‌دان‌ها در این‌که ما هنوز مدارک مهمی از آشکارسازها بدست نیاورده‌ایم، متفق‌القول هستند. در مقاله‌ای که آگوست سال ۲۰۱۵ منتشر شد، توضیح داده شده که آشکارساز «زنون ۱۰۰» (Xenon 100) در آزمایشگاه ملی گرن ساسوی ایتالیا، نتوانسته هیچ ماده‌ی تاریکی پیدا کند. البته گاهی اوقات آشکارسازها چیزهایی ثبت کرده‌اند که بعدا مشخص شده اشتباه بوده‌اند. مثلا چند سال پیش گروه دیگری از همین آزمایشگاه که از آشکارسازی متفاوت استفاده می‌کرد، ادعا کرد که آزمایش آن‌ها توانسته ماده‌ی تاریک را پیدا کند. با این حال بیشتر فیزیک‌دان‌ها می‌گویند که چیز پیدا شده، ویمپ نبوده است. ممکن است LHC هم چیزی پیدا کند، ولی یک بار یافتن آن کافی نخواهد بود.

فیربیرن می‌گوید: «در نهایت ما باید بتوانیم ماده‌ی تاریک را به چند روش پیدا کنیم تا مطمئن شویم آن چیزی که در آزمایشگاه پیدا کرده‌ایم دقیقا همانی است که در کهکشان‌ها هم وجود دارد.» فعلا که قسمت عمده‌ی جهانی که می‌شناسیم غیر قابل دیدن است. بعضی از کیهان شناسان که فرنک هم در میان آن‌ها است، امیدوار هستند که بتوانیم در یک دهه‌ی آینده به قسمتی از پاسخ خود برسیم. دیگران، مثل گرین کمتر اطمینان دارند. او می‌گوید که اگر LHC در آینده‌ای نزدیک چیزی پیدا نکند، مشخص می‌شود که اساسا دنبال پدیده‌ی اشتباهی می‌گردیم.

از زمانی که اولین بار زوییکی گفت چیزی به نام ماده‌ی تاریک باید بوجود داشته باشد، ۸۰ سال می‌گذرد. از آن زمان تا کنون، نتوانسته‌ایم آن را پیدا کنیم. این بدین معنیست که راه زیادی برای شناخت جهان در پیش داریم. تا به حال چیزهای زیادی درباره‌ی این جهان کشف کرده‌ایم. از زمان شروع آن با مهبانگ تا جزئیات زیادی درباره‌ی حیات روی زمین، با این حال همچنان بیشتر جهان ما در جعبه‌ی سیاهی قرار دارد که باید رمز آن را پیدا کنیم.

برچسب‌ها :
دیدگاه شما

۲۹ دیدگاه
  1. Avatar ترانه

    واقعا جالب بود. ممنون از شما

  2. Avatar علی

    یاد اون آیه ی قرآنی افتادم که میگه «ستارگان را با ستون هایی نامرئی استوار کردیم»

    1. میثم میثم

      آسمان را با ستون‌هایی نامرئی استوار کردن برادر « سوره رعد آیه ۲ »

    2. Avatar حسین

      با سلام:

      اللَّهُ الَّذِی رَفَعَ السَّمَاوَاتِ بِغَیْرِ عَمَدٍ تَرَوْنَهَا ۖ ثُمَّ اسْتَوَىٰ عَلَى الْعَرْشِ ۖ وَسَخَّرَ الشَّمْسَ وَالْقَمَرَ ۖ کُلٌّ یَجْرِی لِأَجَلٍ مُّسَمًّى ۚ یُدَبِّرُ الْأَمْرَ یُفَصِّلُ الْآیَاتِ لَعَلَّکُم بِلِقَاءِ رَبِّکُمْ تُوقِنُونَ( سوره رعد:آیه ۲)
      ترجمه:
      خدا همان کسی است که آسمانها را چنان که می‌بینید، بدون ستون برپا داشت، سپس (به دنبال آفرینش این آسمانهای بی‌ستون) به فرمانروائی جهان هستی پرداخت، و خورشید و ماه (و همه‌ی کرات و ستارگان دیگر) را فرمانبردار (خود و خدمتگزار شما) ساخت. هر کدام تا مدّت مشخّصی (و به خاطر هدف معیّنی) به حرکت خود ادامه می‌دهند. خداوند کار و بار (جهان) را (زیر نظر می‌دارد و با حساب و کتاب دقیقی) می‌گرداند و او (نشانه‌های دیدنی را در پهنه‌ی کتاب هستی بر می‌شمرد و) آیه‌ها (ی خواندنی کتاب قرآن) را بیان می‌دارد، تا این که یقین حاصل کنید که (در سرای دیگر) پروردگارتان را ملاقات خواهید کرد.

      1. Avatar xx

        عجب !!!

    3. Avatar unicorn

      آره، آره، منم!

  3. Avatar مهدی

    عالی بود

  4. Avatar please

    در قسمتی از قران نوشته شده

  5. Avatar قاسم

    فکر کردم چیز جدیدی نوشتید چون معمولا مطالبتون جدید بود
    اینا رو قبلا کاملا خونده بودم از سایت های دیگه
    ولی خب من شخصا وقتی راجب آسمان ها مطالعه میکنم ناگهان و ناخودآگاه به سمت داستان معراج پیامبر (ص) میرم و با خودم میگم چقدر ساده به چیزایی که ما امروز متوجهشون شدیم اشاره کرده اما به زبان داستانی
    گفته شما نمیتوانید از آسمان اول خارج بشید (کمترین راه خروج از راه شیری حدود ۳ هزار سال نوریه)
    گفته آسمان اول (راه شیری) نسبت به آسمان دوم همچون حلقه ای در بیابان است
    گفته آسمان ها هفت عدد است که یکی داخل دومی است ( یعنی اگر روزی واقعا ثابت بشه که ما درون هفت مجموعه تو هم هستیم که شاید کهکشان های بزرگ و بزرگتر باشن نشون میده چقدر زمین ما تو آسمان پرت است خدایی)
    برای من شخصا جالبه این حرفا حتی قبل از کشف گرد بودن زمین و چرخش زمین به دور خورشید و خیلی چیزای دیگه زده شده
    حتی اگر مسلمان هم نباشیم نمیشه بگیم این حرفا فقط تخیل بوده یا همینجوری داستان درست کرده
    چرا؟ چون کاملا داره علم جدید میگه این حرفا رو میتونید با علم ثابت کنید
    آیا کهکشان شما مثل یک حلقه تو یک فضای بزرگ نیست؟
    آیا تصور جهنم هایی از جنس کرات آسمانی در حال سوختن سخته؟ یچیزی که خورشید ما هم توش میسوزه؟
    نمیدونم ولله
    اللهم صل علی محمد و آل محمد و عجل فرجهم

  6. Avatar داریوش

    واقعا عالی بود داداش
    مرسی

  7. Avatar دیا

    مطلب جالب و کاملی بود بسیار ممنون

  8. Avatar محمد

    مطلب تقریبا تخصصی و سنگین بود

  9. Avatar Salar

    جالب بود.. این ماده هر چیزی میتونه باشه .. شاید همون روح باشه که زمان و مکان نداره و میتونه از همه جا عبور کنه و همه جا هست .. یا شاید علم جادو رو اثبات کنه و یا هر چیز ماورائی دیگه که تا الان مبهم بوده!!!

  10. Avatar امیرحسین مصطفوی

    دوستان عزیز لطف کنید مسائل علمی رو با مذهب قاطی نکنید. چرا که این احتمال وجود داره که تماما موضوعاتی که در این مقاله مطرح شد رد شه.
    علم هیچ تعصبی نسبت به یافته‌هاش نداره و خیلی راحت همه چیز رو زیر سوال میبره، رد یا تایید می‌کنه. امروز فلان مسئله نظریه داده میشه و احتمال داره فرداش رد یا تایید بشه.

  11. Avatar طاهره

    ممنون از مطلب بسیار جالبی که گذاشتید. کاش کمی ما رو به تفکر وادار کنه! تفکر مستقل نه مقایسه با اموزه های قبلی!

  12. Avatar امیرحسین

    یکی از بهترین مقالاتی بود ک خوندم شاید طبق گفته دوستان جدید نباشه اما همشو یجا جمع کردید خودش کار عالیهِ

  13. Avatar محسن

    مقاله چکیده ای از مقاله های گذشته بود
    ممنون

  14. Avatar امیر حسین

    بسیار بسیار شیوا و متین… اگر این متن رو خودتون نوشتید توصیه میکنم به فکر چاپ کتاب باشید..

  15. Avatar فرید

    خدا قوت. یکی از نقاط قوت این مقاله، زبان ساده و قابل فهم آن است

  16. Avatar فرزاد شریف زاده

    مثل همیشه پر بود از نکات مهم و جالب توجه علمی.
    قسمتهایی از متن که در خصوص روشهای تشخیص ماده تاریک و چالشهای آن بود بسیار جالب و قابل توجه بود.

    سپاس فراوان از دانشنامه دیجیکالا و آقای مومن زاده گرانقدر بابت این مطالب علمی کامل و جالب.

  17. Avatar مهرزاد

    جالبه

  18. Avatar سعید رنجبر

    بسیار زیبا بود .. برداشت متفاوتی میشه ازش داشت

  19. Avatar عادل

    عالی بود چه دید متفاوتی

  20. Avatar موزیکا

    مثل همیشه عالی بود

  21. Avatar مهدی عباسی

    جالب بود.

  22. Avatar Rasoul

    عالی و جذاب ، ممنون از مطالب خوبتون

  23. Avatar مهدی

    سلام خیلی خوب بود

  24. Avatar amirali

    غالی بود

  25. Avatar سایت ساز

    ممنون از مطلب بسیار جالبی که گذاشتید. کاش کمی ما رو به تفکر وادار کنه! تفکر مستقل نه مقایسه با اموزه های قبلی!