نیروهای تاریک مخفی؛ بُعد جدیدی برای درک ماده‌ی تاریک

مجله علمی ایلیاد - ماده‌ی تاریک حدود ۸۵ درصد جرم کیهان را به خود اختصاص داده است و همانطور که از نام آن پیدا است، تاریک است و هیچ نوری از خود ساطع نمی‌کند و به همین دلیل تشخیص آن به آسانی انجام نمی‌شود. مشخصات این ماده نیز تا حدود زیادی نامشخص باقی مانده است.

اکنون فیزیکدانان ذرات بنیادی در دانشگاه کالیفرنیا مقاله‌ی جدیدی در مجله‌ی Journal of High Energy Physics منتشر کرده‌اند و نشان داده‌اند که وجود نوع جدیدی از نیرو می‌تواند به درک خصوصیات ماده‌ی تاریک کمک کند.

ما در اقیانوسی از ماده‌ی تاریک زندگی می‌کنیم، ولی هنوز شناخت کافی از آن نداریم. این ناشناخته معروف‌ترین ناشناخته‌ی بشر است. ما می‌دانیم که ماده‌ی تاریک وجود دارد، ولی نمی‌دانیم چگونه به دنبال آن جستجو کنیم و نمی‌دانیم چرا در جایی که به دنبال آن جستجو می‌کنیم آن‌را پیدا نمی‌کنیم.

در ۳۰ سال گذشته، فیزیکدانان از تلسکوپ‌های عظیم، آزمایش‌های زیرزمینی و برخورد دهنده‌های ذرات برای درک بهتر ماده‌ی تاریک استفاده کرده‌اند، ولی تحقیقات آن‌ها تقریباً بی‌نتیجه باقی مانده است. به همین خاطر محققین دانشگاه کالیفرنیا نگاه خلاقانه‌ای را برای درک این ماده‌ی مرموز برگزیده‌اند. در این رویکرد جدید، محققین پیشنهاد داده‌اند که بُعد جدیدی در فضا-زمان وجود دارد که باید در آنجا به دنبال ماده‌ی تاریک جستجو شود. بر اساس این نظریه برخی از ذرات ماده‌ی تاریک مانند ذرات معمولی رفتار نمی‌کنند. در واقع ذرات نامرئی به گونه‌ای با ذرات نامرئی‌تر برهمکنش دارند که ذرات نامرئی‌تر رفتار متفاوت‌تری به خود می‌گیرند.

در سال‌های گذشته این نظریه وجود داشته است که نیرویی به نام «نیروی تاریک» نیز وجود دارد که برهمکنش‌های بین ذرات ماده‌ی تاریک را مدیریت می‌کند. اگر چنین نظریه‌ای درست باشد، باید از اساس روش‌های جستجو به دنبال ماده‌ی تاریک عوض شوند.

اگر ذرات ماده‌ی تاریک به سمت یکدیگر جذب شوند و یا از یکدیگر فاصله بگیرند، در حقیقت نیروهای تاریک عمل کرده‌اند. به گفته‌ی دانشمندان، نیروهای تاریک به صورت ریاضیاتی زمانی می‌توانند وجود داشته باشند که بُعد دیگری در فضا-زمان اضافه شود. جهان کنونی ما سه بعد در فضا دارد، ولی دانشمندان در مطالعه‌ی جدید خود پیشنهاد داده‌اند که بعد چهارمی نیز وجود دارد که تنها نیروی تاریک از آن خبر دارد. در حقیقت این بعد اضافی است که باعث می‌شود ماده‌ی تاریک به این خوبی از نظرها مخفی شود.

مشخصه‌ی اصلی نظریه‌ی بُعد اضافی این است که نیروهای موجود بین ذرات ماده‌ی تاریک توسط تعداد نامحدودی از ذرات مختلف با جرم‌های متفاوت شرح داده می‌شوند. برخلاف نیروهای تاریک، نیروهای معمولی توسط یک نوع ذره با جرم مشخص شرح داده می‌شوند.

در نظریه‌های قبلی دانشمندان این فرض را در نظر می‌گرفتند که ذرات ماده‌ی تاریک نیز مانند ذرات معمولی رفتار می‌کنند. در نظریه‌ی جدید دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، نیروهای موجود بین ذرات ماده‌ی تاریک متفاوت از نیروهای اعمال شده بر ذرات معمولی عمل می‌کنند. به عنوان مثال در مورد نیروهای گرانشی و الکتریکی، اگر فاصله‌ی بین ذرات معمولی دو برابر شود، این نیروها یک چهارم می‌شوند. به گفته‌ی دانشمندان، در مورد نیروی بین ذرات ماده‌ تاریک، دو برابر شدن فاصله باعث می‌شود نیرو تا ۸ برابر کمتر شود.

دانشمندان دیگری از دانشگاه کالیفرنیا این نظریه را مطرح کرده‌اند که اثر نیروی تاریک را می‌توان در برخی از کهکشان‌های کوتوله رصد کرد.