ماده تاریک می‌تواند بار الکتریکی داشته باشد!

ماده تاریک یا دستکم قسمتی از آن می تواند یک نیروی الکتریکی ضعیف داشته باشد؛ یعنی برابر با یک میلیونم بار یک الکترون. داده‌های حاصل از آزمایش شناسایی اثر بازیونش (EDGES) این یافته را نشان می دهد. اگرچه این مسئله بحث برانگیز است، اما پتانسیل کوچکترین برهمکنش‌ها میان این شکل رازآلود ماده و گونه‌های آشناتر می تواند شواهد مهمی برای توضیح بخش مفقود جهان را فراهم نماید. اخترشناس‌هایی از مرکز اخترفیزیک هاروارد – اسمیتسونیان در ماساچوست همزمان با انتشار نتایج پروژه EDGES، تحقیقات خود را در زمینه ماده تاریک افزایش دادند. «آوی لئوب» فیزیکدان نظری از مرکز اخترفیزیک می گوید: «ماهیت ماده تاریک یکی از بزرگترین اسرار در دنیای علم است و ما نیاز داریم از هر داده‌های مرتبطی برای بررسی آن استفاده کنیم.» ماده تاریک یکی از سرسخت‌ترین و جدال برانگیزترین موضوع‌ها در…

ماده تاریک یا دستکم قسمتی از آن می تواند یک نیروی الکتریکی ضعیف داشته باشد؛ یعنی برابر با یک میلیونم بار یک الکترون. داده‌های حاصل از آزمایش شناسایی اثر بازیونش (EDGES) این یافته را نشان می دهد. اگرچه این مسئله بحث برانگیز است، اما پتانسیل کوچکترین برهمکنش‌ها میان این شکل رازآلود ماده و گونه‌های آشناتر می تواند شواهد مهمی برای توضیح بخش مفقود جهان را فراهم نماید.

اخترشناس‌هایی از مرکز اخترفیزیک هاروارد – اسمیتسونیان در ماساچوست همزمان با انتشار نتایج پروژه EDGES، تحقیقات خود را در زمینه ماده تاریک افزایش دادند. «آوی لئوب» فیزیکدان نظری از مرکز اخترفیزیک می گوید: «ماهیت ماده تاریک یکی از بزرگترین اسرار در دنیای علم است و ما نیاز داریم از هر داده‌های مرتبطی برای بررسی آن استفاده کنیم.»

ماده تاریک یکی از سرسخت‌ترین و جدال برانگیزترین موضوع‌ها در اخترشناسی به شمار می آید. این ماده تقریبا ۲۳ درصد کل جهان را تشکیل می دهد؛ و اگر درباره اجزای مهم سازندۀ ماده حرف می زنیم، این مقدار به ۸۰ درصد می رسد. اما همان طور که از نامش پیداست، ماده تاریک دقیقا به روشنی نمی درخشد تا نشانه‌هایی از ماهیت واقعی‌اش در اختیارمان قرار بگیرد. ما می دانیم که این ماده وجود دارد، زیرا باید چیزی اضافی کهکشان‌ها را کنار هم نگه بدارد، به غیر از چیزهای درخشانی که می توانیم اندازه بگیریم. تاکنون عملا هیچ سرنخ یا شواهدی در این زمینه نداریم. همۀ امیدها به آزمایش XENON1T است تا بتواند نوعی ماده با قابلیت برهمکنش ضعیف پیدا کند، اما این پروژه هم دستاورد چشم‌گیری کسب نکرده است.

دلایل اندکی وجود دارد که این طور فکر کنیم ماده تاریک از طریق نیرویی به غیر از گرانش، وجود خود را آشکار خواهد ساخت. برخی فیزیکدانان این گمانه زنی را مطرح کرده‌اند که ماده تاریک می تواند نیروهایی به غیر از گرانش را هم نشان بدهد، اما شواهد کمتری وجود دارد که از این ادعا پشتیبانی کند. حالا داده‌های آزمایش EDGES شاید بتواند قسمتی از آن شواهد گمشده را در دست قرار بدهد. این آزمایش دوره‌ای را در تاریخ جهان پوشش می دهد که تقریبا ۲۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ را در بر می گیرد. با سرد شدن فضایِ در حال انبساط، اتم‌های هیدروژن تازه از سوپ ذرات باردار به بیرون راه یافته بودند و در درخشش نخستین ستارگان نقش داشتند. این توده از تابش فرابنفش الکترون‌ها تحت تاثیر قرار داده و هیدروژن را مجددا یونیزه کرد. پس اتم‌ها این اجازه را پیدا کردند تا مقدار کوچکی از “تابش پس زمینه‌ کیهانی” را که هنوز در فضا بود، جذب کنند.

آزمایش EDGES پروفایلی از امواج رادیویی آسمان به وجود آورد که می تواند برای توصیف رفتار هیدروژنِ جذب کننده تابش در طول این دوره حیاتی از تاریخ کیهان استفاده شود. اگرچه داده‌های بدست آمده هنوز خام هستند و باید اخترشناسان به صورت انتقادی آنها را تجزیه و تحلیل کنند، اما گزارش‌های اولیه نشان می دهد که دمای هیدروژن تنها نصف آن چیزی است که مدل‌ها پیش‌بینی کردند. «جولیان مونوز» کیهان شناس از دانشگاه هاروارد گفت: «اگر آزمایش EDGES گاز هیدروژن سردتری را در این دوره از تاریخ کیهان‌، شناسایی کرده باشد؛ چه چیزی را می تواند توضیح دهد؟ یکی از احتمالات این است که ماده تاریک توانست هیدروژن را سرد کند.»

این ابرهای هیدروژن یونیزه که از الکترون‌های خود جدا شده و تحت تاثیر دیگر شرایط هوایی قرار گرفته‌اند، هنوز به قدر کافی کُند هستند تا کشش ناچیز کوچکترین بارها را احساس کنند. در یک میلیونم کشش الکترومغناطیسی یک الکترون، این تاثیر ناچیز از ذرات ماده تاریک می تواند امروز قابل مشاهده باشد، اما برای سرد کردن هیدروژنی که به کندی حرکت می کند هم کفایت می کند. آقای لئوب و مونوز باور دارند که مدلشان مبتنی بر نتایج آزمایش EDGES نیست، اما می تواند در افشای برخی رازها پیرامون این ماده مرموز موثر باشد. مطالعات بیشتر درباره این دوره از تاریخ ایده فوق را رد کرده یا مهر تاییدی بر آن خواهد زد. این مقاله پژوهشی در مجله معتبر Nature منتشر شد.

منبع: ماده تاریک می‌تواند بار الکتریکی داشته باشد!