چه چیزی در مورد منشاء ماده‌ی تاریک می‌دانیم؟

مجله علمی ایلیاد - تیمی از فیزیکدانان طی مقاله‌ای که در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر کرده‌اند، مکانیسم جدیدی برای تولید ماده‌ی تاریک پیشنهاد داده‌اند. ماده‌ی تاریک ماده‌ای اسرارآمیز است که تقریباً یک چهارم جرم جهان را تشکیل داده است. شواهد غیرمستقیم متعددی برای وجود این ماده کشف شده است که معمولاً از طریق اندازه‌گیری تشعشعات، رصد بی‌نظمی موجود درمنحنی‌های کهکشانی و همچنین لنز گرانشی به‌دست آمده است.

هر چند ماده‌ی تاریک نقشی محوری در جهان دارد، ولی هنوز هم منشاء فیزیکی آن ناشناخته باقی مانده است. فیزیکدانان نظری حدس می‌زنند که این ماده از ذرات نامرئی تشکیل شده باشد که نه نور را جذب می‌کنند و نه آن‌را منعکس می‌کنند، ولی امکان اعمال گرانش را دارند. آزمایش‌های متعددی در اقصی نقاط دنیا انجام شده که بتوانند این ذرات را تشخیص دهند و مطالعه کنند. اصلی‌ترین کاندیداهایی که تا کنون برای این ذرات مطرح شده‌اند، عبارت‌اند از «WOMPs» یا همان ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف و آکسیون‌ها.

دکتر «مایکل بیکر» از دانشگاه ملبورن، می‌گوید: «ما از وجود ماده‌ی تاریک آگاهیم، ولی اطلاعات کمی در مورد آن داریم. اگر ماده‌ی تاریک از ذرات جدیدی ساخته شده باشد، این شانس را داریم تا آن‌را در آزمایشگاه تشخیص دهیم و سپس مشخصات آن‌را پیدا کنیم. مثلاً می‌توانیم جرم و میزان برهمکنش‌های آن‌را محاسبه کنیم و به این ترتیب، اطلاعات خود را از جهان افزایش دهیم.»

دکتر بیکر و همکارانش از دانشگاه رایس و مرکز CERN در مقاله‌ی خود توضیح داده‌اند که حباب‌های ایجاد شده در جهان اولیه می‌تواند درک ما را از ماده‌ی تاریک افزایش دهد. دکتر بیکر اینگونه توضیح می‌دهد: «تئوری پیشنهادی ما اینگونه است که میزان ماده‌ی تاریک موجود در جهان در فاز گذار کیهانی تعیین شده است. این فاز گذار در جهان اولیه به وقوع پیوسته است و می‌توان آن‌را مشابه شکل‌گیری حباب‌های گاز درون آب در حال جوش فرض کرد. ما نشان داده‌ایم که ورود ذرات ماده‌ی تاریک به این حباب‌ها به سختی محتمل می‌نماید و این موضوع توضیح جدیدی برای میزان ماده‌ی تاریک در دنیا ارائه می‌دهد. یکی از جنبه‌های تئوری ارائه شده توسط ما این است که ذرات ماده‌ی تاریک پیشنهادی ما، سنگین‌تر از همه‌ی کاندیداهای قبلی هستند؛ بنابراین شاید دانشمندان در آینده باید مطالعات خود را روی ذرات سنگین‌تر از امثال WIMPs انجام دهند.»