به گزارش بام وطن
نظریه رایج ماده تاریک می‌گوید این ماده از ذراتی راه اندازی شده است که نسبت به همه ذرات شناخته‌شده در مدل استاندارد فیزیک زیاد سبک‌تر می باشند.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، اگرچه این فرضیه به توضیح اتفاق‌هایی همانند هاله‌های ماده تاریک در اطراف کهکشان‌ها پشتیبانی می‌کند اما یک نقص کشنده دارد که ناشی از اثرات احتمالی و کوانتومی، به اختصاصی مفهوم «تونل‌زنی کوانتومی» است.
تونل‌زنی کوانتومی به فرآیند تونل زدن یک ذره بنیادی در یک سد پتانسیل حرف های می‌شود که طبق معمول ذره قادر به عبور از آن نیست. به این علت، ماده تاریک حاصل از کهکشان‌های اقماری کوچک‌تر باید به طور مدام به سمت کهکشان‌های بزرگتری بروند که به دور آنها می‌چرخند و در نتیجه، کهکشان‌های کوچک‌تر جرم خود را از دست خواهند داد. بر پایه این نظریه، این کار باید به ناپدید شدن آنها منجر می‌شد.
آخرین مطالب
تعامل های کوچک، تفاوت‌های بزرگ
پژوهشگران انها گفتند: با بازدید تعامل های کوچک بین ذرات ماده تاریک که در پژوهش‌های قبل نادیده گرفته شده‌اند، این اختلاف را می‌توان رفع کرد. شدت خروج آنها از کهکشان‌های اقماری امکان پذیر به طور چشمگیری کمتر باشد و مشاهدات را حوالی نظریه ماده تاریک فوق‌سبک به هم وصل کند.
«بیهاگ دیو»(Bihag Dave) فیزیکدان نظری «دانشگاه احمدآباد»(Ahmedabad University) هند و یکی از پژوهشگران این پروژه در یک ایمیل گفت: جرم ذره ماده تاریک در این مدل می‌تواند به کوچکی ۱۰ تا ۵۸ کیلوگرم باشد که ۱۰۲۸ برابر سبک‌تر از الکترون است. با منفعت گیری از دوگانگی ماده-موج مکانیکی کوانتومی، انتظار می‌رود این چنین ماده تاریکی در مقیاس کهکشانی با حرکت موج‌همانند ظاهر شود. در مقیاس‌های بزرگ‌تر، حرکت ماده تاریک فوق‌سبک شبیه ماده تاریک سرد به نظر می‌رسد که از ذرات سنگین با تعامل ضعیف راه اندازی شده و چندین دفعه در توصیف ساختار و ویژگی‌های مقیاس بزرگ جهان زیاد موفق بوده است.
او گفت: با وجود این، نظریه ماده تاریک سرد در مقیاس‌های طولی کوچک‌تر با برخی مشکلات همانند پیش‌بینی بیشتر از اندازه تعداد کهکشان‌های اقماری، پیش‌بینی نادرست چگالی در مرکز هاله‌های کوچک روبرو می‌شود. ماده تاریک فوق سبک به علت ویژگی موج‌همانند خود احتمالا بتواند عامل حل شدن این مشکلات باشد و در عین حال، پیروزی ماده تاریک سرد را در مقیاس‌های بزرگ‌تر نگه داری کند.
تونل‌زنی کوانتومی وقتی اتفاق می‌افتد که یک جرم از سدی عبور می‌کند که بر پایه فیزیک کلاسیک نباید قادر به نفوذ در آن باشد. ذرات بنیادی طبق معمول می‌توانند در مقیاس‌های اتمی تونل بزنند و این بدان معناست که در همه اتفاق‌های ماکروسکوپی همانند مقیاس سیاره‌ای یا کهکشانی، تونل‌زنی می‌تواند به طور کامل نادیده گرفته شود.
با وجود این، ذرات ماده تاریک فوق سبک فرضی به علت جرم زیاد کم خود باید بتوانند در فواصل کیهانی گسترده تونل بزنند تا بر کشش گرانشی کهکشان‌های اقماری کوچک تسلط کنند و به کهکشان‌های بزرگتری راه اشکار کنند که در مدارشان می‌چرخند.
این نقص بالقوه در نظریه ماده تاریک فوق سبک در پژوهش مشترک «آبراهام لوب»(Abraham Loeb) و «مارک هرزبرگ»(Mark Herzberg) برجسته شد. آنها شدت از دست دادن جرم ماده تاریک را توسط کهکشان اقماری «فورناکس»(Fornax) که در مدار راه شیری می‌چرخید، محاسبه کردند و به این نتیجه رسیدند که نظریه ماده تاریک فوق سبک رد می‌شود اما آن پژوهش و پژوهش‌های قبل، تعامل احتمالی بین خود ذرات ماده تاریک را که می‌تواند بر شدت تونل‌زنی تأثیر بگذارد، نادیده گرفتند.
دیو او گفت: پژوهش‌های قبل تونل‌زنی، تاثییر تعامل های خود ماده تاریک فوق سبک را در نظر نگرفته‌اند. منظور ما از تعامل های خود ماده تاریک فوق سبک این است که هنگامی دو ذره ماده تاریک با یکدیگر تماس داشته باشند، می‌توانند یکدیگر را جذب یا دفع کنند. ما در پژوهش خود، روش تونل‌زنی را گسترش می‌دهیم تا تعامل های جاذبه و دافعه خود ماده تاریک را در بر بگیرد.
دیو و همکارش «گاوراو گوسوامی»(Gaurav Goswami) در پژوهش خود، تاثییر این تعامل های احتمالی را بر شدت تونل‌زنی در کهکشان‌های اقماری تحلیل کردند و به این نتیجه رسیدند که حتی اگر آنها فقط مقداری یکدیگر را جذب کنند، از دست دادن جرم محاسبه‌شده نظری کهکشان‌های اقماری، مطابق با مشاهدات است.
اگرچه این تعامل های امکان پذیر بتوانند نظریه ماده تاریک فوق سبک را اکنون نجات دهند اما فقط آزمایش‌ها اثبات نهایی را اراعه خواهند داد.
اکنون آزمایش‌هایی با مقصد مطالعه ترکیب ماده تاریک در حال آماده‌سازی می باشند که از آشکارسازهای امواج گرانشی، مطالعه نوسانات نوترینو، تداخل‌سنجی اتمی و مواردی از این دست منفعت گیری می‌کنند. امید می‌رود که این کوششها روزی بتوانند این معمای کیهانی را حل کنند.
این پژوهش در «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics» به چاپ رسید.
دسته بندی مطالب
خبرهای ورزشی
