مادهء تاریک از جملهء مفاهیم بسیار مرموز در دنیای امروزی است. اینکه واقعا مادهء تاریک چیست و چه خصوصیات دارد، یک راز حل ناشده است.
برای اولین بار فریتز زویکی، ستاره شناس سوئیسی متوجه شد که کهکشان های خوشه یی در بازو های آخر خود سرعت بیشتری دارند و درآنجا کتله نیز کمتر است، او از خود پرسید که این کتلهء اضافی همچون چسپ کهکشان ها، واقعا چیست؟
یگانه پاسخ احتمالی، وجود مقدار مادهء نامرئی است که کتلهء مورد نیاز را تامین کرده است و به نوبهء آن جاذبه نیز تامین شده است، مادهء که دانشمندان به آن صفت «تاریک» را دادند. این ماده ۶ برابر مادهء معمولی در جهان وجود دارد. جالب است نه؟ ما در مورد وجود و مقدار آن در جهان حرف میزنیم ولی باز هم پرسش های هستند که باعث می شوند دانشمندان را غرق در تفکر سازد.
اولین و مرموز ترین موضوع در خصوص این ماده اینست که ما واقعأ نمی دانیم این ماده چیست، ما از ماهیت آن آگاهی نداریم و همهء دانش ما در این خصوص برپایهء فرضیات است. فیزیکدانان تنها فرضیهء را پیشنهاد می کنند که نشان می دهد مادهء تاریک در واقع مجموعه ذرات فرضی بنام ویمپ ها WIMPS هستند که به نحوی رفتار مشابه با نیوترون دارند اما ۱۰۰ برابر سنگین تر از یک پروتون هستند. این ذرات فرضی به عنوان ذرات با کتلهء بیشتر و تعامل کمتر شناخته می شوند. ذرات تاریک و بین برنده امواج گاما.
از سوی هم، موضوع دیگر اینست که چرا تا حال نتوانستیم این ذرات را کشف کنیم؟
همه میدانیم که این ذرات با ذرات معمولی تعامل ندارند، اما حتی اگر احتمال ۱ در صد هم باشد، باید تا حال آنها را آشکار می کردیم. برخورد دهنده های بزرگ در اعماق زمین می توانند کوچکترین تعامل را تشخیص دهند پس مشکل در کجاست؟
در واقع با گذشت سالها جستجو و تحقیق، تا حال هیج نشانهء آشکار نشده است. نمونهء از این چنین برخورد دهنده ها، برخورد دهندهء بزرگ هادرونی یا LHC است که با کشف ذرات بوزون هیگز به دنبال شکار ذرات فرضی برای مادهء تاریک می باشد.
از سوی دیگر این پرسش مطرح می شود که آیا ممکن است مادهء تاریک از ذرات دیگری نیز ساخته شده باشند؟
بحث اینست که امکان دارد ساختار مادهء تاریک بسیار پیچیده تر از آنچه باشد که ما فکر می کنیم. ممکن است این ماده، ذرات مشابه به پروتون یا الکترون داشته باشند. کسی چه می داند که ساختار مادهء مرموز متنوع تر از مادهء معمولی باشد، چیزی که تا به حال تایید یا رد نشده است.
به همین ترتیب به پرسش دیگری می رسیم، که آیا ممکن است نیرو های تاریک مانند مادهء تاریک وجود داشته باشند؟
دانشمندان حدس می زنند که ممکن است نیرو های تاریک شبیه نیرو های معمولی وجود داشته باشند و بر هم کنش ذرات بر اساس تاثیر آنها انجام شود. امروزه آشکارساز های زیرزمینی به دنبال تایید این فرضیه هستند و سیگنال های دوره ای در ذرات ماده تاریک را بررسی می کنند.
و اما یک موضوع را فراموش نکنیم، شما چه فکر می کنید آیا مادهء تاریک دارای بار الکتریکی است؟
فرضیه بر اینست که مادهء تاریک با داشتن یک چارج الکتریکی می تواند باعث سردی اتوم هایدروجن شود. اما این حدس هنوز تایید ناشده است. زیرا تا حال مدل ساختاری دقیق از ماده تاریک در دست نداریم تا در مورد چارچ الکتریکی آن جواب قطعی داشته باشیم.
این را هم در نظر داشته باشید که فزیکدانان به دنبال پاسخ به این پرسش هستند که آیا مادهء معمولی می تواند به مادهء تاریک تجزیه شود؟
این هم یک فرضیهء دیگر که احتمال فروپاشی ذرات معمولی به ذرات مادهء تاریک را می دهد، احتمال هم در حدود ۱ درصد در وقفهء ۹ ثانیه یی بعد هر ۱۴.۵ دقیقه تبدیلی یک نیوترون به پروتون، الکترون، و یک نوترینو می باشد.
در اخیر باید به صحبت اولی بازگردیم، بیایید برای یک لحظه فکر کنیم همهء این تلاش ها برای هیچ است. شاید اصلا چیزی بنام مادهء تاریک وجود ندارد. این همه زحمت و مصرف بودجه های بسیار گزاف برای هیچ! البته که این در نوعی خودش یک ایده است. برخی از دانشمندان باور دارند که ممکن است درک ما از عملکرد جاذبه اشتباه باشد. شاید این نیرو در مقیاس بزرگ تر به گونهء دیگر عمل می کند. آنچه که بنام نظریه دینامیک اصلاح شده نیوتن خوانده می شود (یک نظریه برای بازنگری مفهوم جاذبه) دقیقا همین ایده است.
منابع:
https://www.livescience.com/64113-dark-matter-mysteries.html
https://www.space.com/large-hadron-collider-search-for-dark-matter
https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/modified-newtonian-dynamics
