D1-lg

پرسش‌های بزرگ: جهان هستی از چه چیزی ساخته شده است؟

دوشنبه ۲۴ خرداد ۱۳۹۵ - ۰۷:۰۰
مطالعه 19 دقیقه
گفته می‌شود که بخش زیادی از قسمت مادی و غیر انرژیک جهان هستی از ماده‌ی تاریک ساخته شده است. ماده‌ی تاریک شاید رازآلودترین چالش پیش روی فیزیک‌دانان در ۱۰۰ سال اخیر بوده است. ماده‌ای که هنوز نیز به ماهیت و چیستی وجود آن پی برده نشده است. در این گزارش به بررسی مفصلی از ماده‌ی تاریک و تاریخچه‌ی آن و نیز تلاش‌های دانشمندان برای کشف و شناسایی این ماده می‌پردازیم. با زومیت همراه باشید.
تبلیغات
D4-mci

ما تنها در مورد بخش کوچکی از ماده در جهان می‌دانیم. بقیه‌ی کاینات را تنها یک ماده‌ی مرموز تشکیل داده که با عنوان ماده‌ی تاریک شناخته می‌شود. اگر یک موجود فراجهانی با استفاده از یک واقعیت موازی موفق به دیدار از جهان ما شود، به احتمال زیاد آنها حتی پی نخواهند برد ما در این جهان وجود داریم.

به بیانی واضح‌تر، جهان بسیار بزرگ است و سیاره‌ی ما مانند نقطه‌ی آبی کمرنگ بسیار کوچکی به شمار می‌رود. اما نکته‌ی بدتر از این هم وجود دارد؛ اینکه فراجهانی‌ها حتی ممکن است متوجه هیچ یک از ستاره‌ها و سیاراتی که پیرامون آنها در گردش هستند نیز نشوند. آنها حتی احتمال دارد، به وجود ابرهای وسیعی از گرد و غبار که از طریق فضا در کیهان شناور هستند نیز پی نبرند.

همه‌ی این پدیده‌های آشنا در واقع تنها کسری از ماده‌ی موجود در جهان ما را شامل می‌شود. بقیه‌ی جهان از چیز دیگری ساخته شده است. ماده‌ای که هیچ کسی روی سیاره‌ی زمین تا به حال آن را ندیده است.

اگر بخواهیم از یک نام بهتر استفاده کنیم، باید اشاره کنیم که فیزیکدانان این پدیده را «ماده تاریک» نامیده‌اند. اگر آن ماده در کل کیهان وجود نداشته باشد، در آن صورت کهکشان‌ها از هم گسسته شده و هر کدام به سویی پرتاب خواهند شد. در حال حاضر هیچکس نمی‌داند که ماهیت و چیستی آن به طور دقیق چگونه است، اما فیزیکدانان به شدت به دنبال یافتن آن هستند.

اتم

هر چیزی در اطراف خود می‌بینید، از بدنتان تا سیاره‌ی زمینی که رویش ایستاده‌اید؛ تا ستارگان آسمان، همه و همه از اتم ساخته شده‌اند. اتم نیز به نوبه‌ی خود از ذرات کوچکتری مانند پروتون و نوترون ساخته شده است که بسیاری از آن ذرات هم می‌توانند به ذرات و اجزای کوچکتر و بیشتری تجزیه شوند.

اوایل قرن بیستم، زمانی که فیزیکدانان رفته رفته فرآیند درک و شناخت آرایش اتم‌ها را آغاز کرده بودند، به نظر می‌رسید که ما در آستانه‌ی درک اساس کل مواد موجود در جهان خواهیم بود. اما در سال ۱۹۳۳، یک ستاره‌شناس سوئیسی به نام فریتز زوئیکی (Fritz Zwicky) برای نخستین بار این استدلال را مطرح کرد که بخش زیادی از جهان، از پدیده‌ای به طور کامل متفاوت با آنچه که می‌پنداشته‌ایم ساخته شده است.

فریتز زوئیکی

زوئیکی تمامی موادی را که می‌توانست در خوشه‌های کهکشانی مشاهده کند، مورد محاسبه قرار داد. او متوجه شد که مقدار ماده‌ی کافی برای نیروی گرانش به منظور نگه داشتن آنها کنار هم وجود ندارد.

ریچارد مسی (Richard Massey) از دانشگاه دورهام انگلستان معتقد است کهکشان‌هایی که زوئیکی مشاهده کرده بود، خودشان نیز در حال چرخش بودند؛ چنان چرخش سریعی که آنها باید از مکان خودپرتاب شده و به تمام گوشه و کنار جهان پراکنده می‌شدند. هر کهکشان همانند یک چرخ‌وفلک در حال چرخش با سرعت بیش از حد زیاد است. هر موجودی که سوار این چرخ‌وفلک می‌شود به سمت پایین پرتاب خواهد شد.

زوئیکی متوجه شد که باید ماده‌ی دیگری نیز وجود داشته باشد؛ ماده‌ای که به طور مستقیم نمی‌توان آن را مشاهده کرد اما یک کشش گرانشی ایجاد می‌کند که برای نگه داشتن همه‌ی کاینات در کنار هم به اندازه‌ی کافی قوی است. وی این فرم ناشناخته از ماده را «تاریک» نامید. در آن زمان اظهارات او غیرعادی به نظر می‌آمدند و تئوری‌های او از سوی دانشمندان جدی گرفته نمی‌شد. مسی در مورد او چنین می‌گوید:

وی یک نظریه پرداز دیوانه بود، کسی که نمی توانست برآیند نیروها را با همدیگر به دست آورد. در نتیجه یک فرم کاملا جدید از ماده را در ذهن خود اختراع کرد.
ماده‌ی تاریک در کهکشان

کار زوئیکی به مقدار زیادی تا دهه‌ی ۱۹۷۰ به فراموشی سپرده شد. در واقع تا زمانی که ورا رابین (Vera Rubin) ستاره‌شناس کشف کرد که کهکشان‌های نزدیک به هم، در روند درستی نمی‌چرخند. در منظومه شمسی، یک قانون ساده اعمال می‌شود. بر پایه‌ی این قانون هر چقدر یک سیاره دورتر از خورشید باشد، گرانش لازم برای نگه داشتن آن نیز کمتر خواهد بود. در نتیجه، این سیاره کندتر حرکت خواهد کرد و به زمان بیشتری برای تکمیل مدار نیاز خواهد داشت.

عاملی باید در آن دوردست‌ها برای حفظ ستاره‌ها از پرواز به سوی بیرون مدار وجود داشته باشد

همین منطق را باید به ستاره‌هایی که به دور مرکز کهکشان در گردشند نیز اعمال کنیم. ستاره‌هایی که در دورترین فاصله از مرکز قرار دارند باید با کمترین سرعت حرکت کنند، چون در آن مناطق میزان اثر گرانش تضعیف می‌شود. بر خلاف گفته‌ی اخیر، رابین پی برد که ستارگان دورتر نیز با همان سرعت ستاره‌های نزدیک‌تر حرکت می‌کنند.

عاملی باید در آن دوردست‌ها برای حفظ ستاره‌ها از پرواز به سوی بیرون مدار وجود داشته باشد. در واقع پس از مدت‌ها مشخص شد که زوئیکی در مسیر درستی در مورد این پدیده قرار داشته است.

خوشه کهکشانی

اخترشناسان هم اکنون معتقدند که ماده‌ی تاریک به عنوان یک ماده‌ی اساسی در ایجاد جهان هستی با آن ویژگی‌هایی که در حال حاضر از آن سراغ داریم، حضور داشته است. تقریبا ۱۴ میلیارد سال پیش، لحظات پس از انفجار بزرگ، انبساط جهان با سرعت فزاینده‌ای آغاز شد و خوشه‌های کهکشانی نیز شروع به شکل‌گیری کردند.

با این حال، گسترش جهان آنچنان هم سریع نبود که در پی این گسترش، تمام کهکشان‌ها به گوشه‌های دوردست پرتاب شوند. دلیل اصلی آن هم این است که ماده‌ی تاریک با وجود نامرئی بودن، باعث نگه داشته شدن همه چیز در کنار هم می‌شود.

ماده‌ی تاریک همانند باد است. ما نمی‌توانیم به طور مستقیم آن را ببینیم، اما می‌دانیم که وجود دارد

به عبارتی می‌توان گفت که ماده‌ی تاریک همانند باد است. ما نمی‌توانیم به طور مستقیم آن را ببینیم، اما می‌دانیم که وجود دارد. حالا سوال اینجاست که این ماده چه مقدار از کل کاینات را تشکیل می‌هد؟ باید بگوییم که مقدار زیادی از این ماده در سراسر کاینات وجود دارد و حدود ۲۵ درصد از جهان هستی را در بر گرفته است.

به طور گیج‌کننده‌ای گاهی اوقات گفته می‌شود که ماده‌ی تاریک تا حدود ۸۰ درصد از کل مواد موجود در جهان را تشکیل می‌دهد. دلیل این بیان آن است که تنها ۳۰ درصد از جهان هستی از ماده ساخته شده و بیشتر همان قسمت نیز ماده تاریک است. بقیه‌ی جهان انرژی است.

ابرخوشه

در ادامه‌ی پژوهش‌ها و تا دهه‌ی ۱۹۸۰، اولین شواهد محکم برای ماده‌ی تاریک به دست آمده بودند. به عنوان مثال، در سال ۱۹۸۱ یک تیم به سرپرستی مارک دیویس (Marc Davis) از دانشگاه هاروارد، یکی از اولین کندوکاوهای کهکشانی را انجام دادند. آنها متوجه شدند که کهکشان‌ها در الگوهای یکنواختی مرتب نشده‌اند. به باور کارلوس فرنک (Carlos Frenk) از دانشگاه دورهام انگلستان:

اینگونه نیست که ماده‌ی تاریک تنها مانند مخلوط خامه‌ای در اطراف یک کیک پاشیده ‌شوند.

بلکه به جای آن حالت، کهکشان‌ها درون خوشه‌های بزرگی جمع می‌شوند که هر یک حاوی صدها هزار کهکشان هستند. این امر باعث می‌شود تا الگوهای پیچیده‌ با عنوان «تارهای کیهانی» شناخته شوند. این تارها به وسیله‌ی ماده‌ی تاریک با هم گره خورده‌اند. به عبارت دیگر، ماده تاریک اسکلتی است که ماده‌ی معمولی روی آن آویخته شده است. کارولین کرافورد (Carolin Crawford) از دانشگاه کمبریج انگلستان می‌گوید:

ما می‌دانیم که در مراحل اولیه‌ی تشکیل جهان، بودن این ماده لازم بوده است. نگه داشتن همه‌ی آن پدیده‌ها به صورت خوشه‌های کهکشانی بسیار حیاتی بوده است. چرا که در ادامه باعث توسعه‌ی ساختارهایی شده که در حال حاضر می‌بینیم.
نقشه‌ی ماده تاریک

به گفته‌ی فرنک، کشف این خوشه باعث شکل‌گیری یک انگیزه‌ی جدید شد. دیویس که در آن زمان استاد فرنک بود، او را برای کشف اینکه چرا کهکشان‌ها به این شکل آرایش یافته‌اند به چالش کشید.

هنگامی که فرنک جستجوهای خود را آغاز کرد، به این نکته پی برد که یک فرد دیگر نیز ادعا کرده که زودتر از او توانسته این موضوع را کشف کند. در سال ۱۹۸۰، یک تیم روسی توسط وی‌ای لیوبیموف VA Lyubimov توانسته بودند یک توضیح محتمل و ممکن را از ماده‌ی تاریک ارایه کنند. آنها پیشنهاد کردند که ماده‌ی تاریک از نوترینوها ساخته شده‌اند.

این پیشنهاد به مقدار تقریبا مطمئنی بامعنی و معقول به نظر می‌رسید. نوترینوها ذرات تاریک و شبح مانندی هستند که به سختی با هر چیز دیگری برهم‌کنش می‌کنند. محققان پیشنهاد کردند که جرم ترکیبی همه‌ی نوترینوها در کل جهان ممکن است با جرم مجهول مورد بحثمان برابری کند و در واقع جای آن را پر کند.

اما در این میان یک مسئله وجود داشت. نوترینوها به صورت «ماده‌ی تاریک بسیار گرم» هستند، بدین معنی که آنها سبک بوده و در نتیجه، قادر به حرکت سریع نیز هستند. هنگامی که فرنک شبیه‌سازی یک کیهان پر از ماده‌ی تاریک داغ را به انجام رساند، متوجه شد که این مدل نمی‌تواند کارکرد عملی داشته باشد. وی در این مورد چنین گفته است:

ما با ناامیدی بزرگی روبرو شدیم و دریافتیم که جهان با ماده‌ی تاریک داغ به هیچ روی، شبیه جهان واقعی نخواهد بود. آن ایده با اینکه زیبا و مهیج بود اما برای دنیایی که در آن زندگی می‌کنیم به هیچ وجه عملی نبود. ابرخوشه‌های عظیم کهکشانی که ما می‌شناسیم در این جهان وجود نداشتند.

در نتیجه، ماده‌ی تاریک باید سرد و به آهستگی در حال حرکت بود. قدم بعدی این بود که مکان این ماده‌ی تاریک سرد یافت شود.

کهکشان ها

اگر چه ما نمی‌توانیم ماده‌ی تاریک را به طور مستقیم مشاهده کنیم، اما ماده‌ی تاریک یک عملکرد بسیار بارز دارد که از طریق آن خود را به ما نشان می‌دهد. ماده‌ی تاریک نور گذرنده از خود را خم می‌کند. این موضوع به مقدار کمی همانند وقتی است که نور از میان یک استخر شنا یا یک پنجره مات حمام عبور کرده و می‌درخشد. این اثر در فیزیک به نام «همگرایی گرانشی» شناخته می‌شود و می‌توان آن را برای تشخیص محل‌هایی که در آن ابرهای ماده‌ی تاریک وجود دارند، استفاده کرد. با استفاده از این روش، دانشمندان در حال ایجاد نقشه‌های از ماده‌ی تاریک موجود در جهان هستی هستند.

کهکشان راه شیری، شامل چندین میلیارد ستاره و احتمالا ۱۰۰ میلیارد سیاره است

در حال حاضر آنها تنها بخشی از این طرح را نقشه‌برداری کرده‌اند. اما تیمی که پشت چنین پروژه‌ای است، مسلما اهداف بلندپروازانه‌ای در سر دارند و امیدوارند که بتوانند نقشه‌ی یک هشتم از کل جهان ما شامل میلیون‌ها کهکشان را تهیه کنند. برای اینکه اندکی به عظمت این ارقام پی ببرید باید یادآوری کنیم که کهکشان ما، یعنی کهکشان راه شیری، شامل چندین میلیارد ستاره و احتمالا ۱۰۰ میلیارد سیاره است.

در حال حاضر این نقشه‌ها خام‌تر و ناقص‌تر از آن هستند که بتوانند جزییات دقیقی به ما ارایه کنند. گری پرزیو (Gary Prezeau) از آزمایشگاه پیشرانه‌ی جت ناسا در موسسه فناوری کالیفرنیا می‌گوید:

همانند این است که شما یک ایده‌ی اولیه از قاره‌های روی زمین داشته باشید. اما آنچه واقعا به دنبالش هستید شامل اشکال کوه‌ها و دریاچه‌های کره‌ی زمین باشد.با این حال، ما حداقل یک ایده‌ی خام از این که ماده‌ی تاریک در چه محل‌هایی وجود دارد به دست آورده‌ایم. اما واقعیت این است که هنوز هم نمی‌دانیم ماهیت دقیق آن چیست؟
ماده تاریک (قرمز)، نور (زرد) و کهکشان ها (آبی)

چند ایده‌ی دیگر نیز مطرح شده است، اما در حال حاضر این پیشنهاد محبوب‌ترین مورد است که بر مبنای آن، ماده‌ی تاریک از نوع جدیدی از ذرات ساخته شده است و این بین نظریه‌هایی وجود دارد اما هرگز در عمل آشکار نشده است. این نوع جدید از ذرات با نام WIMP شناخته می‌شوند که به مفهوم ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف است. آن گرین (Anne Green) از دانشگاه ناتینگهام در انگلستان در این باره می‌گوید:

WIMPها در هر سوی جهان ضعیف هستند. در وهله‌ی اول، آنها به سختی با یکدیگر برهم‌کنش دارند؛ از این رو با مواد طبیعی هم کلا برهم‌کنشی ندارند. هنگامی که شما با دست خود به یک دیوار ضربه وارد می‌کنید، دستتان با دیوار تصادم می‌کند. اما زمانی که یک WIMP با دیوار یا با ذره‌ی هم نوع خودش برخورد کند، معمولا به طور مستقیم از میان آن عبور خواهد کرد.

بخش دوم از این عبارت مخفف به خودی خود بیانگر ویژگی‌های آن است. WIMPها دارای مقدار جرم زیادی هستند، اگرچه آنها لزوما بزرگ نیستند. به گفته‌ی گرین آنها می‌توانند صدها یا هزاران برابر بیشتر از یک پروتون وزن داشته باشند.

به گفته‌ی مسی اصطلاحWIMP فقط یک عبارت فریبنده است و می‌تواند بسیاری از انواع مختلف ذرات را شامل شود. نکته‌ی بدتر که وجود دارد این است که چون این ذرات شبح‌مانند هستند، تشخیص آنها بسیار دشوار است. در این مرحله شما ممکن است از ادامه‌ی پژوهش و تحقیق در این حوزه ناامید شوید. باید بگوییم شما نخستین فردی نیستید که چنین احساسی داشته باشد. گرین در این باره چنین می‌گوید:

اول آنها به این نتیجه رسیدند که باعث همه‌ی آن پدیده‌ها وجود این ماده‌ی نامرئی است، حالا که آنها نتیجه گرفته‌اند که جهان از نوع جدیدی از مواد ساخته شده است، نمی‌توانند آن ماده را شناسایی کنند! این موضوع تا حدودی مضحک است.

پس می‌توان نتیجه گرفت که این برداشت به ذهن افراد زیادی رسیده باشد.

کهکشان مملو از ماده تاریک

از سال ۱۹۸۳، همواره برخی از فیزیکدانان روی این موضوع اصرار داشته‌اند که ماده تاریک در کل وجود ندارد و به جای آن احتمال می‌دهند که قوانین گرانشی که ما به آن آگاه هستیم، باید نادرست باشند و به همین دلیل کهکشان‌ها از دیدگاه ما رفتار عجیبی دارند. این ایده به نام MOND شناخته می‌شود و کوتاه‌شده‌ی عبارت "دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده" یا (Modified Newtonian Dynamics) است. مسی در این مورد گفته است:

ما در حال تفسیر همه‌ی این چرخ و فلک‌ عظیم در پهنه‌ی جهان هستیم. اینکه چگونه آنها همانند فرفره می‌چرخند و توسط گرانش کشیده می‌شوند، البته فرض را بر این می‌گذاریم که طرز کار گرانش را به طور کامل می‌دانیم. شاید ما گرانش را به طور اشتباه درک کرده باشیم و برداشت غلطی از شواهد موجود داشته باشیم.

به باور مسی مشکل این است که هواداران MOND، جایگزین مناسبی برای ایده‌ی ماده‌ی تاریک ندارند. ایده‌های آنها قادر به توضیح و توجیه دیتاهای موجود نیست. وی ادامه می‌دهد:

هر کسی که بخواهد به ابداع یک نظریه‌ی جدید در گرانش بپردازد، باید پا را فراتر از مسیر رفته شده توسط آلبرت اینشیتن بگذارد و هر چیزی را که اینشتین توانسته تشریح کند، به خوبی توضیح داده و همچنین برای رد یا تایید ماده‌ی تاریک نیز توضیح قابل قبولی داشته باشد.

در سال ۲۰۰۶، ناسا یک تصویر دیدنی و جذاب منتشر کرد که برای بسیاری از محققان به منزله‌ی مرگ ایده‌ی MOND بود.

خوشه‌ی گلوله

تصویر فوق، برخورد دو خوشه‌ی عظیم کهکشانی را نشان می‌دهد. از آنجا که اکثریت مقدار ماده در مرکز به وضوح قابل مشاهده است، بنابراین آنجا همان محلی است که شما انتظار دارید گرانش بیشتری داشته باشد. اما بخش‌های بیرونی نشان می‌دهد که نور توسط گرانش خم می‌شود. این امر ما را به این نتیجه می‌رساند که نوع دیگری از ماده نیز در آن مناطق وجود دارد. تصویر اخیر را به عنوان اثبات مستقیمی برای وجود ماده‌ی تاریک، مورد ستایش قرار داده‌اند.

حال اگر همه‌ی گفته‌های فوق درست هم باشند، ما دوباره به جایی بر می‌گردیم که قبلا بودیم. چالش پیش روی ما این است که ماده‌ی تاریک را بیابیم. این در حالی خواهد بود که هنوز نمی‌دانیم باید به طور دقیق چه چیزی را جستجو کنیم. این چالش ممکن است حتی بدتر از تمثیل قدیمی سوزن در یک انبار کاه باشد. اما واقعیت این است که سه راه مختلف برای پیدا کردن ماده‌ی تاریک وجود دارد.

ابرخوشه لانیاکیا شامل کهکشان راه شیری

راه اول این است که ماده‌ی تاریک را در کنش آن با جهان هستی مورد مشاهده قرار دهیم. ستاره‌شناسان ممکن است با استفاده از نقشه‌های موجود از ماده‌ی تاریک و با نظارت بر چگونگی رفتار این ماده، قادر به آشکارسازی یک کنش ناگهانی یا استثنایی باشند.

ذرات ماده‌ی تاریک معمولا از میان مواد طبیعی عبور می‌کنند. اما وقتی گفته می‌شود «معمولا» بدان معنی است که گاهی اوقات بسیار معدود، برخی از آنها با هسته‌ی اتم برخورد خواهند داشت. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، ماده‌ی تاریک با اتم برخورد می‌کند و آن را همانند توپی که درون یک استخر می‌افتد، پس می‌زند. این برخورد می‌تواند به ایجاد پرتو گاما بینجامد. پرتو گاما در حقیقت به مفهوم پرتوهای نوری با انرژی است. به گفته‌ی فرنک در این موارد نادر، ماده‌ی تاریک می‌تواند «بدرخشد». از سویی، گرین هم معتقد است:

آزمایش‌هایی برای آشکارسازی مستقیم وجود دارند که به دنبال شناسایی این برخوردهای هسته‌ای هستند.
اشعه گاما

سال ۲۰۱۴، محققان با استفاده از تلسکوپ قدرتمند فرمی ناسا، ادعا کردند که پرتوهای گامای حاصل از این برخوردها را شناسایی کرده‌اند. آنها منطقه‌ای از کهکشان راه شیری را یافته بودند که به نظر می‌رسید در اثر پرتوهای گاما می‌درخشند و احتمال داده شد که این پرتوهای گاما نیز از ماده‌ی تاریک حاصل شده باشند.

الگوهای به دست آمده از این رویداد با مدل‌های نظری سازگاری دارند، اما هیئت‌های بررسی هنوز در مورد اینکه آیا پرتوهای گامای مورد بحث واقعا ناشی از ماده‌ی تاریک باشند یا نه، به اطمینان نرسیده‌اند. آن پرتوها همچنین امکان دارد که از ستاره‌های پرانرژی به نام تپ‌اخترها یا شاید هم از فروپاشی ستاره‌ها به وجود آمده باشند.

علاوه بر موارد فوق، همچنین احتمال دارد که این پرتوها واقعا از برخورد ماده‌ی تاریک با ماده‌ی معمولی حاصل شده باشند. گاهی اوقات نیز ممکن است که ماده‌ی تاریک با ذرات خودش برخورد کند و یک راه دیگر برای دیدن آن نیز همین است.

تیم مسی به تازگی تصادم‌ها و درهم‌رفتگی‌های کهکشان‌ها را با یکدیگر تحت نظارت قرار داده‌اند. آنها انتظار دارند که تمام ماده‌ی تاریک کهکشان‌ها از این طریق عبور کنند. اما ممکن است حرکت برخی از آن‌ها آهسته‌تر باشد و اصطلاحا از سایر مواد کهکشانی که به آن تعلق داشته‌اند، عقب بمانند. این امر نشان می‌دهد که آن بخش از کهکشان‌ها با ماده‌ی تاریک برهم‌کنش داشته‌اند. مسی در این باره می‌گوید:

اگر این برهم‌کنش واقعا رخ داده باشد، پس می‌توانیم آن را به عنوان اولین شواهد موجود برای توجیه و پژوهش بیشتر در مورد باقی اجزای جهان هستی قلمداد کنیم.

هر دوی این روش‌ها یک اشکال عمده دارند و آن عبارت است از اینکه شما نمی‌توانید یک ابر کهکشانی از ماده‌ی تاریک را به دست آورده و آن را زیر میکروسکوپ مورد پژوهش قرار دهید. واقعیت این است که آنها بیش از حد بزرگ و علاوه بر آن بسیار دور هستند.

بنابراین شاید بخواهیم یک روش دوم را برای آشکارسازی ماده‌ی تاریک بیابیم و در این مسیر احتمالا ایده‌ی ایجاد آن ماده در گام اول و سپس انجام پژوهش روی ماده‌ی تاریک ایجاد شده، در دسترس باشد.

داخل برخورد دهنده بزرگ هادرون

فیزیک‌دانان امیدوارند با استفاده از برخورد ذرات همانند اتفاقی که در برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC) ژنو، سوئیس انجام می‌شود، بتوانند این کار را انجام دهند. ال اچ سی، پروتون‌ها را در سرعت‌های نزدیک به نور با همدیگر برخورد می‌دهد. این برخوردها به اندازه‌ی کافی برای شکستن پروتون به قطعات تشکیل دهنده‌اش، قدرتمند هستند. پس از آن نیز در این مرکز به مطالعه‌ی این آوار زیراتمی می‌پردازند. در طول این برخوردهای قوی، ذرات جدید مانند WIMP ها به خوبی می‌توانند شناسایی شوند. مالکوم فربرن (Malcolm Fairbairn) از کینگز کالج لندن در انگلستان می‌گوید:

اگر WIMP‌ها ماده تاریک را تشکیل داده باشند و ما بتوانیم آنها را در برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی کشف کنیم، پس از آن با یک فرصت مناسب برای کار روی این که ماده‌ی تاریک موجود در جهان هستی از چه تشکیل شده است، خواهیم داشت.
کهکشان راه شیری

با این حال اگر ماده تاریک همانند یک WIMP نباشد، در این صورت ال اچ سیهم برای آشکارسازی آن ناکام خواهد ماند. در این میان یک مشکل دیگر هم وجود دارد. حتی اگر ال اچ سی مقداری ماده‌ی تاریک هم ایجاد کند، این ماده‌ی تشکیل شده در آشکارسازهای موجود در این مرکز ثبت نخواهد شد.

در عوض، ممکن است این سیستم یک گروه از ذرات را  در حال حرکت در یک جهت پیدا کند، اما هیچ ذره‌ای را در جهت دیگر پیدا نکند. تنها حالتی که می‌تواند رخ دهد این است که ماده‌ی دیگری در حال حرکت باشد و آشکارسازها نتوانند وجود آن را آشکار کنند و به گفته‌ی فربرن آن ماده ممکن است یک ماده‌ی تاریک باشد. اگر این روش هم به نتیجه نرسد، فیزیکدانان یک گزینه‌ی سوم دارند: سفر در اعماق زمین.

در داخل یک آشکارساز DRIFT

دانشمندان در معادن قدیمی و در داخل‌کوه‌ها، همواره به دنبال موقعیت‌های نادری هستند که در آن WIMP ها با ماده‌ی معمولی برخورد می‌کنند. در واقع برخورد از نوع همان برخوردی که تلسکوپ فرمی توانسته در اعماق فضا رویت کند. فرنک عقیده دارد:

میلیاردها تعداد از ذرات ماده‌ی تاریک در هر ثانیه از میان بدن ما منتقل می‌شوند. آنها در دفتر کار، در اتاق و به طور کلی در همه جا هستند. آنها در حال عبور از میان بدن ما با نرخ میلیاردها تعداد در ثانیه هستند و شما هیچ چیزی را از این رویداد احساس نمی‌کنید.

در حالت تئوری، ما باید قادر به تشخیص چشمه‌های کمی از پرتوهای گامای حاصل از این برخوردها باشیم. اما مشکل این است که بسیاری از موارد دیگر نیز به این طریق از بدن ما عبور می‌کنند که از این میان می‌توان به پرتوهایی در قالب پرتوهای کیهانی اشاره کرد که این امر باعث می‌شود تا سیگنال‌های حاصل از ماده‌ی تاریک در میان آنها محو شوند. از این رو بر پایه‌ی آزمایش‌های زیرزمینی گفته می‌شود که صخره‌های بالایی، عمده‌ی تابش را جذب می‌کنند، اما اجازه می‌دهند تا ماده‌ی تاریک از میانشان عبور کنند.

البته تا زمان فعلی، بسیاری از فیزیک‌دان‌ها معتقدند که ما هنوز هیچ سیگنال قانع‌کننده از این آشکارسازها مشاهده نکرده‌ایم. بر پایه‌ی مقاله‌ای که در اوت ۲۰۱۵ منتشر شده، می‌توان دریافت که آشکارساز زنون ۱۰۰ (XENON100) در آزمایشگاه ملی ساسو در گران ایتالیا در پیدا کردن هر گونه علایمی ناکام بوده است.

برخی آلارم‌های کاذب در طول فرایند وجود داشته است. یکی تیم پژوهشی دیگر از همان آزمایشگاه، با استفاده از آشکارساز متفاوت با مورد نخست، برای سال‌ها مدعی بوده‌اند که آزمایش DAMA منجر به آشکارسازی ماده‌ی تاریک شده است. به نظر می‌رسد که آنها موفق به کشف پدیده‌ی جدیدی شده باشند، اما بسیاری از فیزیکدانان می‌گویند که آن ماده WIMP نیست.

خوشه کهکشانی Fornax

ممکن است که کار یکی از این آشکارسازها یا ال اچ سی، به شناسایی مقداری ماده‌ی تاریک بیانجامد. اما نکته‌ی مهمی که وجود دارد این است که پیدا کردن آن فقط در یک مکان، کافی نخواهد بود. فربرن می‌گوید:

ما باید در نهایت ماده‌ی تاریک را با بیش از یک روش شناسایی کنیم تا مطمئن شویم آنچه که در آزمایشگاه یافته‌ایم همان چیزی باشد که در دوردست‌های کهکشان نیز وجود دارد.

در حال حاضر بخش عمده‌ی کهکشان ما تیره است، و از سویی، مشخص نیست که چه مدت به این حالت باقی بماند. برخی از کیهان‌شناسان که فرنک هم یکی از آنهاست، امیدوارند که ما در دهه‌ی آینده بتوانیم به پاسخ برخی از پرسش‌های خود پیرامون این موضوع برسیم. برخی دیگر نیز، مانند گرین، در رابطه با این موضوع اعتماد به نفس کمتری دارند. اگر در آینده‌ی نزدیک در ال اچ سی چیزی شناسایی نشود، گرین باور دارد که در آن صورت احتمالا به دنبال پدیده‌ی نادرستی می‌گشته‌ایم.

بیش از ۸۰ سال از نخستین باری که زوئیکی، پیشنهاد وجود ماده‌ی تاریک را ارایه داده بود گذشته است. در تمام این مدت، ما هنوز نتوانسته‌ایم یک نمونه از ماده‌ی تاریک به دست آوریم یا اینکه توانسته باشیم به طور دقیق و مطلق به چیستی آن ماده پی ببریم.

بیان اخیر در واقع یک یادآوری بی‌آلایش است از اینکه ما هنوز راه بسیار زیادی را برای شناخت و درک حقیقی جهان هستی داریم. ما شاید هر نوع پدیده‌ای را درک کنیم؛ از آغاز جهان تا تکامل حیات روی زمین. اما کهکشان برای ما هنوز هم همچون یک جعبه‌ی سیاه است و اسرار آن هنوز هم به حالت ناگشوده و مسکوت مانده‌اند.

مقاله رو دوست داشتی؟
نظرت چیه؟
داغ‌ترین مطالب روز
الگوریتم اینستاگرام ۲۰۲۵
آموزش صفر تا صد الگوریتم اینستاگرام؛ نکات برنده برای سال ۲۰۲۵

الگوریتم اینستاگرام در سال ۲۰۲۵ چطور کار می‌کند؟ اگر می‌خواهید بیشتر دیده شوید، زمانش رسیده است که رازهای الگوريتم جديد اينستاگرام را یاد بگیرید.

19
یک روز پیش
برنامه پی دی اف ساز برای آیفون
۱۰ برنامه پی دی اف ساز برای آیفون، رایگان و کاربردی

با بهترین برنامه‌ پی دی اف ساز برای ایفون، اسناد کاغذی را در چند ثانیه دیجیتالی کنید. تجربه‌ای حرفه‌ای و سریع در انتظار شماست.

1
یک روز پیش
آیفون ۱۶ در برابر آیفون ۱۳
اکنون همه گوشی‌های آیفون رجیستر می‌شوند

طبق مصوبه‌ی ۳۰ دی ماه، هیئت دولت همه گوشی‌های آیفون ۱۴ و ۱۵ و ۱۶ امکان رجیستر شدن دارند.

57
یک روز پیش
آریا بارون
خانه‌های پیش‌ساخته و کانکس آریا بارون؛ راهکاری نوین برای ساخت‌وساز سریع و بهینه

پروژه‌های عمرانی بزرگ مانند ساخت مجتمع‌های مسکونی، تجاری به دلیل مقیاس وسیع و پیچیدگی، نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و استفاده از فناوری‌ پیشرفته هستند.

8
2 روز پیش
خاطرات
پژوهشگران روشی برای پاک کردن خاطرات بد پیدا کرده‌اند

رهایی از خاطرات بد می‌تواند به درمان بسیاری مشکلات روانی کمک کند و پژوهشگران روشی برای این کار پیدا کرده‌اند.

31
2 روز پیش
لوگو جدید تپسی / Tapsi Logo در پس زمینه نارنجی
سرویس جدید تپسی برای کاربران شهر تهران فعال شد

گزینه «با همسفر» در سوپراپلیکیشن تپسی در دسترس کاربران قرار گرفت.

17
2 روز پیش
صفحه تلگرام / Telegram در اپ استور روی آیفون
راهنمای حل مشکل عدم دریافت کد تلگرام؛ چرا کد تلگرام ارسال نمی‌ شود؟

احراز هویت کاربر توسط تلگرام گاهی با اختلال مواجه می‌شود و کاربر کدی دریافت نمی‌کند. برای حل مشکل عدم دریافت کد تلگرام چه راهکاری وجود دارد؟

26
2 روز پیش
تبلیغات
DN-Snap

نظرات

تبلیغات
D7-bmsd
D7-zoomitproduct
آخرین ویدیوها
پخش از رسانه
انتظارات از رویداد معرفی گلکسی اس ۲۵ سامسونگ و دورهمی زومیت
انتظارات از رویداد معرفی سری اس ۲۵ سامسونگ و دورهمی زومیت
00:11:31
عکس بهزاد در ماشین پرنده و لوگو CES
۱۰ فناوری برتر امسال که آینده رو تغییر می‌دن
00:11:52
کاور دورهمی زومیت
اولین دورهمی حضوری زومیت؛ گردهمایی بزرگ عاشقان فناوری 🎉
00:01:04
انتظارات زومیت از دوربین گلکسی اس ۲۵ اولترا سامسونگ
گلکسی اس ۲۵ اولترا تو راهه؛ از دوربین این گوشی چی می‌دونیم؟
00:09:51
عکس بهزاد و هادی با جعبه‌های دیجی‌کالا و لوگوی بیسوس
آنباکس ۴۰ میلیونی کالاهای متنوع بیسوس
01:13:38
کامپیوترهای کوانتومی و جهان های موازی
همه چیز درباره کامپیوترهای کوانتومی
00:13:43
عکس کاور دیجی پی
گزارش غرفه‌ی دیجی‌پی در نمایشگاه بین‌المللی ریتیل شو تهران
00:08:40
گلکسی اس ۲۴ اولترا نه، اس ۲۵ اولترا خوبه
اس۲۴ اولترا نخر؛ اس۲۵ اولترا داره میاد!!! 🤯
00:08:54
کیس خوب چه ویژگی‌هایی داره؟
قبل از خرید کیس کامپیوتر به این نکات توجه کنید ⚠️
00:07:56
بررسی کاور فر تو کار ال جی
معرفی فر تو کار ال‌جی؛ مدل ۷۶ لیتری LG InstaView
00:04:55
کاور ویدئو بررسی لپ تاپ Stealth GS77 ام اس آی / MSI Stealth GS77 Review
بررسی لپ تاپ Stealth GS77 ام اس آی / MSI Stealth GS77 Review
00:09:22
کاور ویدئو بررسی لپ تاپ ROG Zephyrus G14 ایسوس / ASUS ROG Zephyrus G14 Review
بررسی لپ تاپ ROG Zephyrus G14 ایسوس / Zephyrus G14 Review
00:10:58
کاور ویدئو برررسی شیائومی 12T و 12T پرو / Xiaomi 12T & 12T Pro Review
برررسی شیائومی 12T و 12T پرو / Xiaomi 12T & 12T Pro Review
00:09:07
کاور ویدئو بررسی سرفیس پرو 9 مایکروسافت / Surface Pro 9 Review
بررسی سرفیس پرو 9 مایکروسافت / Surface Pro 9 Review
00:11:32
کاور ویدئو بررسی کیس اسمبل شده MEG Aegis Ti5 ام اس آی / MSI MEG Aegis Ti5 Review
بررسی کیس اسمبل شده MEG Aegis Ti5 ام اس آی / MEG Aegis Ti5
00:09:54
کاور ویدئو بررسی لپ تاپ Spectre x360 اچ پی | HP Spectre x360 Review
بررسی لپ تاپ Spectre x360 اچ پی | HP Spectre x360 Review
00:13:00
کاور ویدئو بررسی گلکسی تب اس 8 اولترا سامسونگ / Samsung Galaxy Tab S8 Ultra Review
بررسی گلکسی تب اس 8 اولترا سامسونگ / Tab S8 Ultra Review
00:12:44
کاور ویدئو بررسی اندروید باکس نت باکس شاین / NETBOX Shine Review
بررسی اندروید باکس نت باکس شاین / NETBOX Shine Review
00:10:48
کاور ویدئو بررسی لپ تاپ ROG FLOW Z13 ایسوس / ASUS ROG FLOW Z13 Review
بررسی لپ تاپ ROG FLOW Z13 ایسوس / ASUS ROG FLOW Z13 Review
00:08:43
کاور ویدئو بررسی آنر 70 / HONOR 70 Review
بررسی آنر 70 / HONOR 70 Review
00:09:37
کاور ویدئو جعبه‌گشایی پیکسل 7 پرو گوگل / Google Pixel 7 Pro Unboxing
جعبه‌گشایی پیکسل 7 پرو گوگل / Google Pixel 7 Pro Unboxing
00:05:58
کاور ویدئو بررسی پیکسل 7 پرو گوگل / Google Pixel 7 Pro Review
بررسی پیکسل 7 پرو گوگل / Google Pixel 7 Pro Review
00:11:47
کاور ویدئو مقایسه دوربین 14 پرو مکس، اس 22 اولترا و پیکسل 7 پرو / Google Pixel 7 Pro vs Samsung Galaxy S22 Ultra 5G vs Apple iPhone 14 Pro Max Camera Test
مقایسه دوربین 14 پرو مکس، اس 22 اولترا و پیکسل 7 پرو
00:09:00
کاور ویدئو مقایسه دوربین گلکسی اس 23 و اس 22 اولترا و آیفون 14 پرو مکس
مقایسه دوربین گلکسی اس 23 و اس 22 اولترا و آیفون 14 پرو مکس
00:12:34
کاور ویدئو بررسی گلکسی اس 23 اولترا سامسونگ / Galaxy S23 Ultra Review
بررسی گلکسی اس 23 اولترا سامسونگ / Galaxy S23 Ultra Review
00:18:17
کاور ویدئو آنباکس و نگاه نزدیک زومیت به گلکسی اس 23 اولترا / Samsung Galaxy S23 Ultra Unboxing
آنباکس و نگاه نزدیک زومیت به گلکسی اس 23 اولترا
00:13:10
کاور ویدئو مقایسه عملکرد آیفون 14 پرو مکس اپل و گلکسی اس 23 اولترا / Samsung Galaxy S23 Ultra vs Apple iPhone 14 Pro Max Performance Comparison
مقایسه عملکرد آیفون 14 پرو مکس اپل و گلکسی اس 23 اولترا
00:09:42
کاور ویدئو بررسی گوشی وان پلاس 11 / OnePlus 11 Review
بررسی گوشی وان پلاس 11 / OnePlus 11 Review
00:10:19
کاور ویدئو نگاه نزدیک و آنباکس گلکسی A14 سامسونگ / Samsung Galaxy A14 Unboxing
نگاه نزدیک و آنباکس گلکسی A14 سامسونگ / Galaxy A14 Unboxing
00:07:55
کاور ویدئو بررسی و مقایسه گلکسی S23 و S23 پلاس / Samsung Galaxy S23 & S23 Plus Review
بررسی و مقایسه گلکسی اس ۲۳ و اس ۲۳ پلاس سامسونگ
00:13:54
کاور ویدئو بررسی گلکسی A14 سامسونگ / Samsung Galaxy A14 Review
بررسی گلکسی A14 سامسونگ / Samsung Galaxy A14 Review
00:05:57
کاور ویدئو آنباکس و نگاه نزدیک گلکسی A54 و A34 سامسونگ / Samsung Galaxy A54 And A34 Unboxing
آنباکس و نگاه نزدیک گلکسی A54 و A34 سامسونگ
00:07:10
کاور ویدئو بررسی گلکسی A54 سامسونگ / Samsung Galaxy A54 Review
بررسی گلکسی A54 سامسونگ / Samsung Galaxy A54 Review
00:09:07
کاور ویدئو بررسی گلکسی A34 سامسونگ / Samsung Galaxy A34 Review
بررسی گلکسی A34 سامسونگ / Samsung Galaxy A34 Review
00:06:20
کاور ویدئو بررسی تبلت آیپد پرو اپل 2022 / Apple iPad Pro M2 2022 Review
بررسی تبلت آیپد پرو اپل 2022 / Apple iPad Pro M2 2022 Review
00:09:52
کاور ویدئو آنباکس لپ تاپ ROG Strix G16 ایسوس / ASUS ROG Strix G16 Unboxing
آنباکس لپ تاپ ROG Strix G16 ایسوس / ASUS ROG Strix G16 Unbox
00:05:55
کاور ویدئو بررسی هدست واقعیت مجازی پلی استیشن VR2 سونی / PSVR2 Review
بررسی هدست واقعیت مجازی پلی استیشن VR2 سونی / PSVR2 Review
00:12:59
کاور ویدئو بررسی لپ تاپ ROG Strix G16 ایسوس / Asus Strix G16 Review
بررسی لپ تاپ ROG Strix G16 ایسوس / Asus Strix G16 Review
00:09:19
عکس بهزاد و لوگوی اوپن ای آی در کنار اکانت‌های پلاس و رایگان چت‌جی‌پی‌تی
مقایسه کامل چت‌جی‌پی‌تی پولی و رایگان
00:44:10
کاور ویدئو آشنایی با بهترین هدفون‌های بی‌سیم؛ از ۵۰۰ هزار تومن به بالا
آشنایی با بهترین هدفون‌های بی‌سیم؛ از ۵۰۰ هزار تومن به بالا
00:10:02
کاور ویدئو مقایسه گلکسی A54، گلکسی A73 و S21 FE سامسونگ
مقایسه گلکسی A54، گلکسی A73 و S21 FE سامسونگ
00:11:07
کاور ویدئو مقایسه دوربین پرچم‌دار و میان‌رده؛ گلکسی اس 23 اولترا درمقابل گلکسی A54 سامسونگ
مقایسه دوربین گلکسی اس 23 اولترا درمقابل گلکسی A54 سامسونگ
00:04:51
کاور ویدئو آنباکس پوکو F5 شیائومی / Xiaomi Poco F5 Unboxing
آنباکس پوکو F5 شیائومی / Xiaomi Poco F5 Unboxing
00:04:26
کاور ویدئو آنباکس شیائومی 13 لایت / Xiaomi 13 Lite Unboxing
آنباکس شیائومی 13 لایت / Xiaomi 13 Lite Unboxing
00:08:17
کاور ویدئو بررسی شیائومی 13 لایت / Xiaomi 13 Lite Review
بررسی شیائومی 13 لایت / Xiaomi 13 Lite Review
00:10:17
کاور ویدئو بررسی پوکو F5 شیائومی / Xiaomi Poco F5 Review
بررسی پوکو F5 شیائومی / Xiaomi Poco F5 Review
00:11:42
کاور ویدئو مقایسه گلکسی A54 سامسونگ و شیائومی 13 لایت / Samsung Galaxy A54 vs Xiaomi 13 Lite
مقایسه گلکسی A54 سامسونگ و شیائومی 13 لایت
00:12:33
کاور ویدئو آنباکس تلویزیون QNED96 ال جی / LG 8K QNED96 Unboxing
آنباکس تلویزیون QNED96 ال جی / LG 8K QNED96 Unboxing
00:05:10
کاور ویدئو بررسی ساعت هوشمند W1 جی پلاس / Gplus W1 Review
بررسی ساعت هوشمند W1 جی پلاس / Gplus W1 Review
00:09:35
کاور ویدئو بررسی مانیتور Optix MAG321QR-QD ام اس آی / MSI Optix MAG321QR-QD Review
بررسی مانیتور Optix MAG321QR-QD ام اس آی
00:06:39
55 مطلب
لوگوی اندروید
ترفند ها و آموزش های اندروید در مجموعه مطالعاتی آموزش اندروید با برترین و کاربردی‌ ترین ترفند های اندروید آشنا خواهید شد و صفر تا صد تبلت و گوشی اندرویدی خود را آموزش می‌بینید.
14 مطلب
طرح مفهومی سخت‌افزار
شیرجه در سخت افزار با مقالات سخت‌افزاری زومیت در دریای هیجان‌انگیز سخت‌افزار از CPU و GPU تا هوش مصنوعی و شرکت‌های فناوری پیشرو شیرجه بزنید.
18 مطلب
پیکان زرد در کنار کنسول گیم‌بوی و نوکیا 6600
ماشین زمان با مقالات «ماشین زمان» به گذشته دنیای فناوری سفر کنید و همراه ما محصولات و تکنولوژی‌های نوستالژیک را مرور کنید.
44 مطلب
کره لاس وگاس درکنار شاتل فضایی
مهندسی بی‌نهایت داستان ساخت پیچیده‌ترین و خلاقانه‌ترین سازه‌های مهندسی دنیا، از آسمان‌خراش‌های بلند تا شاتل‌های فضایی را در بخش مهندسی بی‌نهایت دنبال کنید.
41 مطلب
کالکشن بیوگرافی
بیوگرافی بزرگان علم و فناوری با زندگی و دستاوردهای استادان نوآوری و شکل‌دهندگان دنیای علم و تکنولوژی آشنا شوید.

مقایسه قیمت و مشخصات 🛒

3.6
پنل جلو و پشت گوشی موبایل آیفون 16 اپل آبی / Apple iPhone 16
آیفون 16 اپل

از61,850,000تومان

3.8
پنل جلو و پشت گوشی موبایل آیفون 16 پرو مکس اپل مشکی / Apple iPhone 16 Pro Max
آیفون 16 پرو مکس اپل

از104,400,000تومان

4.3
پنل جلو و پشت گوشی موبایل آیفون 16 پرو اپل بژ / Apple iPhone 16 Pro
آیفون 16 پرو اپل

از94,999,000تومان

4
کنسول بازی پلی استیشن 5 پرو سونی / Sony PlayStation 5 Pro
3
اپل ایرپادز 4 به همراه کیس
اپل ایرپاد 4

از9,245,000تومان

با چشم باز خرید کنید
زومیت شما را برای انتخاب بهتر و خرید ارزان‌تر راهنمایی می‌کند
ورود به بخش محصولات