آیا ماده‌ تاریک زندگی تاریک را تولید می کند؟

در اخترشناسی یک ماده‌ای به نام ماده تاریک وجود دارد. این ماده مانند نور بازتاب نمی‌کند و نمی‌توان آن را به طور مستقیم مشاهده کرد. ولی اثراتی را بر روی فضا می‌گذارد.

در این متن سعی شده است راجع به ماده‌ تاریک صحبت شود. اما همانطور که از اسم آن پیداست، این ماده یک ماده‌ی ناشناخته بوده که هیچ اطلاعاتی راجع به آن وجود ندارد. اما دانشمندان همیشه فرضیه‌هایی داشته‌اند که در اینجا آنها را بیان می‌کنیم.

مقدار بسیار وسیعی از جرم در جهان ما نامرئی است و قابل مشاهده نیست، فیزیکدان‌ها در تلاش هستند تا بفهمند که این ماده فراری چیست. به نظر می‌رسد که از انواع ذره‌ها تشکیل شده باشد، این امید وجود دارد که Large Hadron Collider، احتمالا ذره‌ای از ماده‌ تاریک را تولید کند یا اینکه یک تلسکوپ فضایی، خبری که توسط اشعه گاما از برخورد ماده‌ تاریک آورده می شود را نمایان کند.

اما تا کنون کمک‌ها و راهنمایی‌ها بسیار کم و بی ربط بوده است و مشکلی که فیزیکدانان نظری دارند، این است که آنها مجبورند به ایده‌های جدید فکر کنند.

در مقاله‌ای تکان دهنده در سال ۲۰۱۷ از Nautilus، فیزیکدان نظری مشهور، Lisa Randell، وارد یک امکان بسیار قوی برای کشف ماده‌ی تاریک شد. به علاوه وقتی به ماده‌ تاریک به عنوان یکی از انواع ذره‌ها فکر می‌کنید، امکان دارد این حقیقت وجود داشته باشد که ماده‌ی تاریک، از خانواده‌ی کامل از موادی تشکیل شده باشد که تشکیل دهنده‌ی ستاره‌های تاریک، کهکشان‌های تاریک، سیاره‌های تاریک و شاید زندگی تاریک باشد؟ این تاریکی، در شیمی جهان می‌تواند به اندازه‌ی همان«شیمی عادی» ما، متنوع و غنی باشد. اما از اینکه با این «بیگانگان تاریک» آشنا شدید، فعلا هیجان زده نشوید.

[irp posts=”7403″ name=”با فناوری ماده تاریک چه پیشرفت هایی می توانیم داشته باشیم؟”]

مشکلات ماده‌ تاریک

دنیای ما مکان عجیب وجالبی است. در چند دهه گذشته، ما تلاش کردیم تا ۸۴.۵ درصد از ماده‌های ناشناخته جهان را بشناسیم.

با توجه به لقب نامناسب « ماده‌ تاریک »، این ماده در یک حالت ماده ای وجود دارد که با هیچکدام از مواد عادی واکنشی ایجاد نمی‌کند. چیز‌هایی مانند انرژی تاریک ، تاریک هستند. زیرا ما نمی‌توانیم درباره آنها اطلاعاتی را به دست آوریم.

اگر یک تکه از ماده‌ تاریک روی میز من وجود داشته باشد، من هیچ راهی برای فهمیدن اینکه آن تکه در اینجاست، ندارم. در حقیقت، یک تکه از ماده‌ تاریک در حالت کلی نمی‌تواند روی میز من بماند.

آن ماده می‌تواند به سمت میز و طبقه ی پایین و حتی پوسته‌ی زمین و یا حتی با سرعت به سمت چاه گرانشی موجود در هسته‌ی زمین سقوط کند، حتی امکان دارد به صورت غیر قابل شرحی به فضا برود. ماده‌ی تاریک خاصیت تعاملی ضعیفی دارد و از تمام مواد به طوری که انگار اصلا آنجا نبوده عبور خواهد کرد.

در مقیاس‌های کوچک اثر گرانشی ماده‌ تاریک بسیار کم است، اما فراتر از فاصله‌های کیهان شناسی، درصدی از ماده‌ تاریک یقینا حس می‌شود.

می‌توان آن را از طریق اثر گرانشی که بر خوشه‌های کهکشان‌ها می گذارد و همچنین تاثیرش بر چرخش کهکشان ها، مشاهده کرد. بنابراین ما می‌دانیم که این ماده، در همین محیط وجود دارد، فقط ما نمی‌توانیم آن را ببینیم.

اگرچه که ما نمی‌دانیم ماده تاریک چیست، اما نظریه‌هایی برای آن وجود دارد. ماده عادی ( ماده معروف باریم) از طریق نیروهای قوی و ضعیف الکترومغناطیسی و گرانشی هسته‌ای تعامل می‌کند. این نیرو‌ها انرژی را منتقل می‌کنند و ساختار تمامی مواد را ارائه می‌دهند.

از طرف دیگر ماده‌ تاریک ، یک ابر نامنظم از مواد به نظر می‌رسد که نمی‌تواند از طریق نیروهای قوی و ضعیف الکترومغناطیسی تعامل کند. همچنین برخی معتقدند که ماده‌ تاریک، غیر باریمی است ( اگرچه در برخی نظریه‌ها ذکر شده که منبع کمی از باریم در ماده‌ تاریک وجود دارد). فقط زمانی که مقدار زیادی از ماده باهم جمع شوند، می‌توان اثرات گرانشی ماده غیرباریمی را مشاهده کرد.

براساس مدل‌های کیهان شناسی می‌توان پیش بینی کرد که ماده‌ تاریک ، ساختار جهان ما را می‌سازد و به طور خیلی ساده مانند چسبی است که اجزای جهان ما را کنار هم نگه داشته است.

ماده‌ی تاریک بر تکامل کهکشان‌ها مانند دانه‌هایی بر روی یک خوشه تاثیر می‌گذارد. تکه‌ای گرانشی از این ماده‌ تاریک با مواد عادی در خوشه‌ای از کهکشان، با فضای پهناور خالی بین شان، برخورد می‌کند.

این کهکشان که متشکل از مواد عادی قابل مشاهده است، وسیله‌ای برای چرخاندن حجم عظیمی از ماده‌ی تاریک بوده که چیزی فراتر از آن چه که ما می بینیم را گسترش می دهد.

بیشتر پیچیدگی در دیدگاه ماده‌ی تاریک، مربوط به کهکشان تاریکی است که برای ما قابل مشاهده است. در این دیدگاه، هاله‌ی بزرگ کهکشان تاریک ما، فقط از یک نوع حجم ماده غیر باریمی نامنظم تشکیل نشده است.

Randall در مقاله‌ی خود نوشت: این بسیار عجیب به نظر می‌رسد که تصور شود تمام ماده‌ی تاریک، تنها از یک نوع ذره درست شده باشد.

یک جهان تاریک غنی

همانطور که جهان قابل مشاهده ما توسط مدل استاندارد فیزیک اداره می‌شود. آیا جمعی از مواد که به خوبی آزمایش شده‌اند و نیروهای قدرتمند یک مدل غنی و متنوع از ذرات ماده‌ی تاریک و نیروهای تاریک در این کهکشان فعالیت می‌کنند؟

این تحقیق یک مسیر منطقی از تصور اینکه امکان دارد یک فیزیک غنی و متنوع ناشناخته در این جهان وجود داشته باشد را طی می‌کند. اجازه دهید که آن را  جهان تاریکی صدا کنیم، که به موازات جهان ما بوده و دارای تمام پیچیدگی‌های است که جهان ما آن را ارائه می‌دهد.

فیزیکدانان در گذشته پیش بینی کرده‌اند که ستارگان تاریک ( ستارگانی که از مواد تاریک ساخته شده‌اند)، در جهان ما وجود دارند و ممکن است که تا به امروز هم وجود داشته باشند.

بر اساس این موضوع، Randall حدس زده است که امکان دارد سیاره تاریک هم تا کنون شکل گرفته باشد. سپس، او این ایده را فراتر می‌برد، اگر جمعی از ذرات ماده‌ی تاریک وجود دارد، بر اساس نیروهایی که فقط در محیط تاریک هستند، آیا ممکن است که یک شیمی پیچیده داشته باشند؟ یا اینکه یک زندگی در آنجا جریان داشته باشد؟

اگر در آنجا «زندگی تاریک» به موازات روزهای جهان ما، وجود داشته باشد، با این وجود شما می‌توانید هرگونه امید به شناسایی آن را فراموش کنید.

زندگی تاریک در تاریکی باقی خواهد ماند

ممکن است این موضوع وسوسه انگیز باشد که از این موضوع به عنوان اسرار روزمره و یا حتی حقایق غیرعادی که علم نتوانسته است ثابت کند، استفاده شود. آیا جیزهایی تشکیل شده از مواد تاریک وجود دارند که باعث شوند ما آن ها را در این جهان حس کنیم؟

ممکن است این موضوع برای داستان‌های علمی تخیلی جالب باشد، موجودات تاریک که در جهان تاریکی که با مواد عادی سازگاری ندارند زندگی می‌کنند. ذرات و نیرو‌های آن‌ها بر روی جهان ما تاثیری نمی‌گذارد. من می‌توانم این مقالات را در مورد موجوداتی در اکوسیستم ماده‌ تاریک ، به صورت خیلی عمیق بنویسم. اما هیچ سرنخی از آن ندارم.

اما همانطور که ما با این جهان تاریک در یک فضای زمان شبیه به هم، همسو می‌شویم ( بدون ابعاد اضافی و چندین جهان مورد نیاز)، قطعا سیگنالی وجود دارد که بتواند منتقل شود.

اولین امواج گرانشی در فضا در سال ۲۰۱۶ از طریق برخورد سیاه چاله‌ها کشف شدند. به نظر قابل قبول می‌رسد که امواج گرانشی در بخش تاریک به خوبی جهان ما قابل تشخیص هستند، اما مهمترین رویدادهای کیهانی در بخش تاریک فقط در همانجا قابل تشخیص است.

به طور خلاصه، ما وجود هیچ موجود جالبی در مواد تاریک را اثبات نخواهیم کرد. اما Randall یک نکته‌ی مهم را به وجود آورده است. هنگامی که منبع ماده‌ی تاریک را تصور می‌کنیم، بهتر از از تعصب خود که ماده‌ تاریک یک ماده‌ی ساده است فراتر برویم؛ این ماده یک جمع پیچیده‌ای از ذرات و نیرو هاست که فراتر از آن چیزی است که ما می‌توانیم تصورش را کنیم.

منبع: science.howstuffworks.com