راز ماده تاریک؛ آیا «جهان آینه‌ای» پرده از معمای ۱۳ میلیارد ساله برمی‌دارد؟
دو مطالعه جدید که اخیراً در دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کوروس انجام شده است ، در تلاشند تا به یکی از اساسی ترین سؤالات فیزیک مدرن پاسخ دهند: ماهیت ماده تاریک چیست؟
تاکنون ، علم شواهد غیرقابل انکار از وجود این ماده مرموز را ارائه داده است. ماده ای که حدود ۲ ٪ از کل جرم جهان را تشکیل می دهد.
وجود ماده تاریک دلیل چیدمان کهکشان ها و چرخش آنها است. ساختار بزرگ جهان و داده های پس زمینه کیهانی همچنین نشان می دهد که چیزی ناشناخته در تاریکی جهان نفوذ کرده است.
اما آنچه ناشناخته است ، منشأ ماده تاریک و در نتیجه ویژگی های ذرات آن است. پاسخ این سؤالات نظریه پردازان مانند استفانو پروفومو ، فیزیکدان نظری و استاد دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کوروس است.
وی در دو مقاله جدید خود این موضوع را از دو مسیر مختلف بررسی کرده است ، اما هر دو بر این ایده تمرکز می کنند که ماده تاریک به طور طبیعی می تواند از شرایط کیهان اولیه ناشی شود ، نه لزوماً یک ذره عجیب و ناشناخته که باید با ماده معمولی تعامل داشته باشد.
“دنیای آینه”
در آخرین مطالعه منتشر شده در مجله علمی بررسی فیزیکی D ، آقای Profomo بررسی می کند که آیا ماده تاریک می تواند در یک دنیای پنهان یا “آینه” شکل گرفته باشد. دنیایی که برای انسان کاملاً نامرئی است ، اما قوانین جسمی شبیه به دنیای ما.
این ایده از تئوری “کرومینامیک کوانتومی” الهام گرفته شده است. این تئوری که توضیح می دهد که چگونه کوارک ها توسط یک نیروی هسته ای قوی در پروتون ها و نوترون ها به هم پیوسته اند.
در کار مشخصات جدید ، نیروی قوی در قسمت تاریک تکرار می شود. این ذرات تیره را می توان به هم پیوند داده و ذرات ترکیبی سنگین به نام “Barions Dark” ایجاد کرد.
در شرایط خاصی از جهان اصلی ، این بارون های تاریک چنان متراکم و هذیان می شوند که زیر وزن خود قرار می گیرند و عملکرد سیاه چاله ایجاد می کنند.
این باقیمانده ها فقط چند برابر جرم پلانک (مقیاس اساسی در فیزیک کوانتومی گرانش) وزن دارند ، اما در صورت تولید در تعداد کافی ، می توانند تمام مواد تاریک مشاهده شده امروز را توضیح دهند.
آنها فقط بر گرانش تأثیر می گذارند ، بنابراین هرگز در ردیاب های ذرات دیده نمی شوند ، اما حضور آنها در مقیاس کیهانی جهان است.
این سناریو یک چارچوب جدید و قابل آزمایش را بر اساس فیزیک ارائه می دهد ، اما آن را به یک سؤال اساسی در کیهان شناسی گسترش می دهد.
در افق جهان
مقاله دیگری از آقای Profoomo ، که در ماه مه در همان مجله منتشر شده است ، به سناریوی دیگری می پردازد: آیا موضوع تاریک افق کیهان ، مرز مشابه با رویداد سیاه چاله ، در روزهای ابتدایی جهان پدیدار شده است؟
سؤال این است: اگر جهان دوره کوتاهی از گسترش شتاب را تجربه کرده بود تا ماده یا تابش ، آیا آن دوره “شکل و ایجاد ذرات جدید” می تواند داشته باشد؟
با استفاده از اصول تئوری میدان کوانتومی در فضا-زمان خمیده ، این مطالعه نشان می دهد که بسته به درجه حرارت و طول این دوره ، می توان طیف گسترده ای از توده های ماده تاریک را تولید کرد.
نکته مهم این است که این فرضیه هیچ فرضی در مورد نوع تعامل ماده تاریک نیازی ندارد. این کافی است که پایدار باشید و از طریق گرانش تولید کنید.
این ایده از پدیده ای که در نزدیکی افق کیهانی تجربه شده است (مانند سیاه چاله) الهام گرفته شده است ، جایی که اثرات کوانتومی باعث می شود تیرهای حرارتی ظاهر شود.
فراتر از مدلهای معمولی
آقای Profomo تأکید می کند: “هر دو مکانیسم بسیار سوداگرانه هستند ، اما آنها دارای عزت نفس و چارچوب های محاسباتی هستند که به مدلهای استاندارد ماده تاریک وابسته نیستند ؛” مدلهایی که به دلیل نتایج منفی آزمایشات تحت فشار قرار گرفته اند. “
Profomo می گوید: “این تحقیقات برای بررسی ایده هایی است که عمیق ترین سؤالات فیزیک ذرات را به رفتار بزرگ کیهان پیوند می دهد.”
منبع: Euronews
