گزینه‌های احتمالی فیزیکدانان برای جستجوی ماده‌ تاریک رو به اتمام است

ماده‌ی تاریک همچنان برای فیزیک‌دان‌ها یکی از نقاط دست نیافتنی علم است. با اینکه ماده‌ی تاریک، مواد قابل مشاهده‌ی جهان را به یدک می‌کشد، خودش قصد خود‌نمایی ندارد و تا‌کنون پیدا نشده است.

یک نگاه کلی به داده‌ها‌ی موجود اخیر، نشان می‌دهد که هیچ فوتون تاریکی مشاهده نشده است. فوتون تاریک نیروی بین ذرات ماده‌ی تاریک را توصیف می‌کند. این مسئله وجود ماده‌ی تاریک را رد نمی‌کند اما مکان‌ها‌ی محدودی را معرفی می‌کند که می‌توانند مخفی‌گاه ذرات ماده‌ی تاریک باشند.

از سال ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۸، فیزیک‌دانان شتاب‌دهنده‌ی اسلک (SLAC)  در دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا، ذرات ماده و پا‌دماده را به یک‌دیگر کوبیدند و با بررسی کردن باقی مانده‌ها‌ی این برخورد، به دنبال ذرات گم شده‌ی ماده‌ی تاریک گشتند.

از آن روز به بعد، محققان در حال جست‌و‌جو میان داده‌ها‌ی تولیدشده به دنبال نشانه‌ای از یکی از بزرگ‌‌ترین معما‌های علم  هستند، یعنی همان ماده‌ی تاریکی که جهان ما را تشکیل می‌دهد.

حتی زمانی‌که جرم همه‌ی ستاره‌ها، غبار و گاز‌ها‌‌ی موجود در جهان را باهم جمع کنیم، باز هم به میزانی از گرانش که بتواند چگونگی قرار گرفتن کهکشان‌ها را توضیح دهد، دست پیدا نمی‌کنیم. در این صورت دو احتمال وجود دارد، اول اینکه در محاسبه‌ی جرم اشتباه کرده‌ایم، دوم این‌که ماده‌ای وجود دارد که ما قادر به مشاهده‌ی آن نیستیم.

ماده‌ی مورد نظر هرچیزی که باشد، حدود ۲۵ درصد کل جرم جهان ما را تشکیل می‌دهد، اما به این سادگی اجازه‌ی آشکارسازی خود را به ما نمی‌دهد.

ممکن است که ماده‌ی تاریک، خوشه‌ها‌ی چگالی از ماده‌ی معمولی باشد که رفتار غیر‌معمولی دارد یا بعد‌ها‌ی عجیبی که به شکلی پیچیده شده‌اند که ما نمی‌توانیم آن‌ها را آشکار‌سازی کنیم؛ یا در ردیف مواد جدیدی قرار می‌گیرد: گروه تاریک.

خانواده‌ی ذرات تاریک، هنوز هم طبق رساله‌ی فیزیک، رفتار می‌کنند. به بیان دیگر، عملا نیرو‌هایی می‌توانند بین انواع مختلف مواد تاریک مثل الکترون‌ها و دیگر اتم‌ها وجود داشته باشند. دقیقا مشابه فوتون‌ها که واسطه‌ی نیرو‌ی الکترومغناطیس هستند، فوتون‌ها‌ی تاریک هم می‌توانند بین ذرات ماده‌ی تاریک مبادله شوند. اگر این فوتون‌ها وجود داشته باشند، ویژگی‌هایی دارند که وجود خود را در داده‌های به دست آمده از ذرات برخورد داده شده نشان می‌دهند.

یکی از فیزیک‌دانان اتحادیه‌ی علوم هسته‌ای در آزمایشگاه برکلی کالیفرنیا، به نام یوری کلمنسکی (Yury Kolomensky) می‌گوید:

نشانه‌ی یک فوتون تاریک در آشکارساز بسیار ساده است: یک فوتون انرژی بالا بدون فعالیت. تا کنون هیچ نشانه‌ای از فوتون‌ها‌ی تاریک در انرژی‌های به‌دست آمده در شتاب‌دهنده‌ها دیده نشده است. این آزمایش‌ها به نام آزمایش‌ها‌ی بابار(BaBar)  شناخته می‌شوند. با ابنکه پیدا نشدن فوتون تاریک، وجود آن را رد نمی‌کند، نتایج آزمایش‌های بابار محدودیت مکانی برای وجود آن‌ها ایجاد می‌کند و به طور قطعی توضیحاتی در مورد معمای دیگر دنیای علم، یعنی ذره‌ای بنیادی به نام میون را رد می‌کند.

میون‌ها ذرات بنیادی بار‌دار شبیه الکترو‌ها هستند. مدل استاندارد ذرات بنیادی – بهترین تئوری برای توضیح برهم‌کنش بین ذرات – چگونگی میون‌ها را توضیح می‌دهد. مشکلی که درباره‌ی میون‌ها وجود دارد، یکی از ویژگی ‌ها‌ی اساسی آن به نام اسپین است که دقیقا طبق توضیحات مدل استاندارد رفتار نمی‌کند.

دلیل این ناهنجاری چیست؟ چه کسی می‌داند؟ قطعا فوتون‌ها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ی تاریک مسئول نیستند. به گفته‌ی کلمنسکی:

فوتون‌های تاریک می‌توانند پلی پنهان بین ماده‌ی تاریک و جهان ما باشد. این دقیقا پایانی برای فوتون و جفت پنهان شده‌ی آن نیست. آزمایش‌ها‌ی دیگری در سراسر جهان، جست‌و‌جو برای فیزیک پنهان را ادامه می‌دهند اما عجایب و شگفتی‌ها همچنان ادامه دارند.

در‌ها‌ی بسته و پنجره های کوچک، نمی‌توانند محدودیتی برای بشر ایجاد کنند چرا که آشکار کردن حقایق بسیار اذت بخش است. در مورد ماده‌ی تاریک، دانستن نقاط تمرکز برای شکار این ماده‌ی مرموز، بسیار پرفایده است.