الفراغ

9 من أكبر الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها حول المادة المظلمة

9 من أكبر الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها حول المادة المظلمة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تعد الأسئلة المحيطة بالمادة المظلمة من أهم ألغاز الفيزياء في عصرنا الحديث. تم اقتراح وجود المادة المظلمة في البداية من قبل عالم الفلك الهولندي جاكوبوس كابتين في عام 1922 ، باستخدام البحث عن السرعات النجمية. ثم في عام 1933 ، لاحظ فريتز زويكي شيئًا غريبًا في مجموعة المجرات البعيدة للغيبوبة.

اكتشف عالم الفلك السويسري الأمريكي أن كتلة جميع النجوم في مجموعة الكوما من المجرات توفر حوالي 1٪ فقط من الكتلة اللازمة لمنع المجرات من الهروب من جاذبية العنقود. في الواقع ، كانت المادة المظلمة تسمى في البداية "المادة المفقودة" ، لأن الفلكيين لم يتمكنوا من العثور عليها من خلال مراقبة الكون باستخدام أي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي. لم يتم تأكيد وجود المادة المظلمة رسميًا إلا في السبعينيات من القرن الماضي من قبل علماء الفلك الأمريكيين فيرا روبين و دبليو كينت فورد.

إذن ، ما هو الضجيج الحالي المحيط بالمادة المظلمة؟ ربما تكون قد شاهدتها مُشار إليها في أفلام الخيال العلمي أو البرامج التلفزيونية أو حتى قرأت عنها في الأخبار ، حيث يعمل المجتمع العلمي على فهمها بشكل أفضل. يمكن أن يساعد الفهم الصحيح لهذه المادة المفقودة العلماء على فهم أفضل للطبيعة الدقيقة للكون وربما حتى كيف سينتهي كوننا.

وفقًا لبعض النظريات ، فإن المادة المظلمة أكثر انتشارًا مما نعتقد. يمكن أن توضح لنا كمية المادة المظلمة ما إذا كان الكون يتمدد ، أو إذا كان سينهار في وقت ما في المستقبل البعيد ، أو يتوقف عن الحركة تمامًا. يمكن للمادة المظلمة أيضًا أن تساعد الباحثين على فهم أفضل لكيفية عمل الجاذبية ، أو كيفية تشكل المجرات. والقائمة تطول. ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها بشأن المادة المظلمة والتي يجب معالجتها قبل أن يتمكن علماء الفلك من المضي قدمًا. اليوم هذا ما سنستكشفه. هيا بنا نبدأ.

1. ما هي المادة المظلمة بالضبط؟

إذا كنت لا تزال غير متأكد من ماهية المادة المظلمة ، فأنت لست وحدك. على الرغم من أن العديد من الباحثين يعتقدون أن المادة المظلمة تشكل 85٪ من المادة في الكون ، فلا يوجد اتفاق حتى الآن على ماهية المادة المظلمة بالضبط. أكثر من ذلك ، كلما درسنا المادة المظلمة ، يبدو أن الأشياء الأكثر ضبابية. ومع ذلك ، هناك نوعان من النظريات الرئيسية لطبيعة المادة المظلمة.

أحدهما هو اقتراح أن المادة المظلمة تتكون من نجوم ميتة عادية ولكن يصعب رؤيتها أو أجسام كوكبية باردة ضخمة. تتراكم هذه الأجسام داخل المجرات في "هالة" ومن ثم تسمى "أجسام هالة مدمجة ضخمة" أو MACHOs.

النظرية الشائعة الأخرى هي أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات غير مكتشفة نشأت في الانفجار العظيم وتوجد في كل مكان. وتسمى هذه الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل أو WIMPs. هذه هي النظرية الرائدة حاليًا.

قام الفيزيائي دون لينكولن من Fermilab بوزارة الطاقة الأمريكية بتوسيع هذه الفكرة في مقالته لـ Livescience قائلاً: "لم نلاحظ مطلقًا المادة المظلمة بشكل مباشر ، لكننا نعرف الكثير عما يجب أن تكون عليه: يجب أن تكون ضخمة (لأنها تؤثر دوران المجرات) ؛ يجب أن يكون محايدًا كهربائيًا (لأننا لا نستطيع رؤيته) ؛ يجب أن يكون مختلفًا عن المادة العادية (لأننا لا نرى أي دليل على تفاعلها مع المادة بالطرق المعتادة) ، ويجب أن تكون مستقرة (لأنها وجدت منذ فجر الكون). هذه الخصائص لا لبس فيها ".

"ومع ذلك ، لا نعرف بالضبط ما هو عليه. في النظرية العامة الأكثر شيوعًا ، يُطلق على جسيم المادة المظلمة اسم WIMP ، للتفاعل الضعيف للجسيمات الضخمة. WIMPs تشبه نوعًا ما النيوترونات الثقيلة (لكنها بالتأكيد ليست نيوترونات) ، بكتلة أثقل من 10 إلى 100 مرة من البروتون. تم تكوينها بكميات كبيرة خلال الانفجار العظيم ، وما تبقى من بقايا صغيرة حتى يومنا هذا. "

ومع ذلك ، حتى لو كانت هذه WIMPs بالكاد يمكن اكتشافها ، فيجب أن تكون في كل مكان ، ويجب أن نكون قادرين على التفاعل معها بطريقة ما. كانت هذه هي النظرية السائدة لفترة طويلة من الزمن. على مدى عقود ، بنى الباحثون آلات لاكتشاف جسيمات المادة المظلمة WIMP دون جدوى ، حتى وقت قريب.

عاد أحد أجهزة الكشف عن المادة المظلمة في إيطاليا مؤخرًا بنتائج إيجابية. ومع ذلك ، فإن تجربة DAMA مثيرة للجدل للغاية ، حيث تقدم كاشفات المادة المظلمة الأخرى حول العالم نتائج متضاربة. في الوقت الحالي ، ليس لدينا دليل واضح حتى الآن على وجود هذه الجسيمات النظرية.

2. ألا يجب أن تتفاعل المادة المظلمة مع شيء ما؟

نعم بالتاكيد. لكن هذا أصعب بكثير مما تعتقد. أولاً ، يمكن للباحثين دراسة المادة المظلمة فقط من خلال رؤية كيفية تأثيرها على الكون من حولها. حتى هذه النقطة ، الشيء الوحيد الذي لوحظ هو تأثيرات الجاذبية للمادة المظلمة ، والتي تزيد من غموض أفكارنا حول هذا الموضوع.

من الدراسات السابقة لظاهرة المادة المظلمة ، نعلم أنها تؤثر على الأجرام السماوية. ولكن ماذا لو لم تكن المادة المظلمة جسيمًا؟ ربما هو مجال؟ أو ربما لا نفهم تمامًا كيف تعمل الجاذبية.

في عام 2015 ، لاحظ الباحثون أربع كتل كبيرة مما اعتقدوا أنها مادة مظلمة تحيط بأربع مجرات متصادمة. أظهرت ملاحظاتهم أن إحدى الكتل متخلفة بشكل غريب وراء مجرتها. يبدو أن هذا لم يؤكد فقط أن المادة المظلمة تؤثر على المجرات ، ولكنه أظهر أيضًا أن المادة المظلمة يمكن أن تتفاعل مع المادة المظلمة الأخرى. ومع ذلك ، لا يزال يتعين علينا أن نرى ما إذا كانت المادة المظلمة تتفاعل مع المادة العادية.

3. هل هناك طريقة لدراسة المادة المظلمة بشكل صحيح؟

كما ذكرنا سابقًا ، حاول الباحثون اكتشاف جسيمات المادة المظلمة لسنوات دون نجاح. ومع ذلك ، إذا كانت نظرية WIMP صحيحة ، فسيكون من الصعب جدًا قياسها بشكل صحيح. ومع ذلك ، إذا افترضنا أن هذه الجسيمات تنتقل عبر الفضاء ، ففي مرحلة ما ، يجب أن تتفاعل المادة المظلمة مع شكل مألوف أكثر من المادة العادية ، مثل البروتون أو الإلكترون.

لقياس هذا ، قام الباحثون ببناء تجربة بعد تجربة لدراسة تفاعلات الجسيمات العادية في أعماق الأرض ، حيث تكون محمية من الإشعاع المتداخل الذي يمكن أن يحاكي تصادم المادة المظلمة والجسيمات. ومع ذلك ، حتى أحدث تجربة PandaX الصينية لم تسفر عن نتائج حاسمة. إحدى النظريات السائدة لشرح ذلك هي أن جسيمات المادة المظلمة هي في الواقع أصغر بكثير من WIMPs ومن الصعب جدًا اكتشافها.

4. هل يمكن أن تتكون المادة المظلمة من أكثر من جسيم؟

هذا السؤال له معنى كبير. بعد كل شيء ، لا تتكون المادة العادية من البروتونات والإلكترونات فقط. كما أنه يحتوي على مجموعة من الجسيمات "الغريبة" مثل النيوترينوات والميونات والبيونات. لن يكون بعيدًا جدًا أن نصدق أن المادة المظلمة بها مزيج "غريب" من الجسيمات. "جسيمات المادة المظلمة تتكون أساسًا من" بروتونات مظلمة "ثقيلة و" إلكترونات مظلمة خفيفة "، كما يقول تشارلز ك.

"سوف تتفاعل مع بعضها البعض أكثر بكثير من جسيمات المادة المظلمة الأخرى لتكوين" ذرات مظلمة "تستخدم" الفوتونات المظلمة "للتفاعل من خلال نوع من" الكهرومغناطيسية المظلمة "، مثلما تتفاعل البروتونات والإلكترونات العادية من خلال الفوتونات في الكهرومغناطيسية التقليدية بناء الذرات التي تشكل مادة الحياة اليومية. إذا كانت الذرات المظلمة ممكنة ، فيمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض من أجل كيمياء الظلام ، مثلما تتفاعل الذرات العادية كيميائيًا. "

5. ماذا عن قوى الظلام؟

لا ، نحن لا نتحدث عن الجانب المظلم للقوة. ومع ذلك ، يمكن أن تعمل بالمثل مع كل ما نعرفه. كما ذكرنا سابقاً ، يمكن أن تتكون المادة المظلمة مما يسمى بالجسيمات المظلمة. يمكن أن تفسر الطريقة التي تتفاعل بها البروتونات المظلمة والإلكترونات المظلمة مع بعضها البعض سبب تكتل المادة المظلمة معًا ، وتشكيل هالات كروية حول المجرات والنجوم والكواكب.

قد يفتح هذا أيضًا إمكانية وجود فوتونات مظلمة. تسأل ما هي الفوتونات المظلمة؟ باختصار ، إنها فوتونات متبادلة بين الجسيمات العادية التي تؤدي إلى نشوء القوة الكهرومغناطيسية ، باستثناء أنها ستشعر بها جسيمات المادة المظلمة فقط. نظريات كهذه يمكن أن تفتح صندوق باندورا لجانب آخر كامل للكون.

6. ماذا لو كانت المادة المظلمة هي مسألة بديهية؟

بينما يواصل بعض الباحثين التركيز على نظرية WIMP ، والبحث عن الجسيمات الضعيفة ، تحول الانتباه إلى جسيم آخر ، البديهيات. هذه جزيئات خفيفة الوزن للغاية ، أخف بمليارات المرات من الإلكترون. يعتقد البعض أنها مرشح ممتاز للمادة المظلمة ، لأسباب متعددة.

أولاً ، إن وجودهم غير المرئي يفسر سبب كون الكون أثقل بكثير مما يبدو. ثانيًا ، سيوضح الجسيم أيضًا سبب اتباع القوتين الأساسيتين اللتين تشكلان النواة الذرية لكتب قواعد مختلفة. تقود تجربة أكسيون للمادة المظلمة (ADMX) بجامعة واشنطن حاليًا مسؤولية البديهية وعلوم المادة المظلمة.

الأكسيون مرشح للمادة المظلمة ، لأنه ، تمامًا مثل المادة المظلمة ، لا يمكنه التفاعل مع المادة العادية. يجعل هذا الانعزال أيضًا من الصعب للغاية اكتشاف الأكسيون ، إذا كان موجودًا. يمكن أن يساعد هذا الجسيم الغريب أيضًا في حل لغز قديم في الفيزياء يُعرف باسم "مشكلة الشحنة القوية".

7. إذا كانت المادة المظلمة موجودة في كل مكان ، ألا يجب أن توجد في كل مجرة؟

إحدى النظريات الرائدة حول المادة المظلمة هي أنها تلعب دورًا حيويًا في تكوين المجرات. يُعتقد أن المادة المظلمة تلعب دورًا في التحكم في تكوين الهياكل السماوية الكبيرة وتنظيمها. ومع ذلك ، فقد وجد الباحثون الآن مجرة ​​يبدو أنها لا تحتوي على مادة مظلمة على الإطلاق.

إذا فكرنا في المادة المظلمة على أنها الدعامة التي تربط الكون ببعضه البعض ، فلماذا تفقد المجرة هذه الهياكل المهمة؟ إحدى الإجابات هي أن المادة المظلمة قد لا تلعب دورًا كبيرًا في تكوين الأجرام السماوية كما كان يُعتقد سابقًا.

8. ماذا عن اكتشافنا الإيجابي لجسيمات المادة المظلمة؟

كما ذكرنا أعلاه ، فإن البحث من مشروع DAMA الإيطالي ، الذي أبلغ عن اكتشاف المادة المظلمة ، مثير للجدل إلى حد كبير. للعثور على جسيمات المادة المظلمة الغامضة والمراوغة ، ابتكر الباحثون في جميع أنحاء العالم كاشفات تحت الأرض لمحاولة مراقبة تفاعل جسيمات WIMP مع المادة العادية.

حتى الآن ، يعد DAMA المشروع الوحيد الذي نجح في إثبات وجود جسيمات المادة المظلمة. أبلغت مشاريع الكاشف الرائدة الأخرى الموجودة في أماكن مختلفة حول العالم عن نتائج متضاربة. حتى يومنا هذا ، ما زالت دقة نتائج DAMA محل نقاش ساخن.

9. هل يمكن أن تتحلل الجسيمات العادية إلى مادة مظلمة؟

ماذا لو تحولت الجسيمات العادية بالفعل إلى جسيمات مادة مظلمة؟ بعد كل شيء ، نرى بالفعل شيئًا مشابهًا يحدث في الإلكترونات والنيوترونات. سوف يتحلل نيوترون وحيد ببطء إلى بروتون بينما يتحلل الإلكترون إلى نيوترون. يعتقد بعض الباحثين ذلك 1% من هذه الجسيمات تتحلل في الواقع إلى جسيمات مظلمة. اقترح بارتوش فورنال وبنجامين جرينشتاين من جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، حلاً لهذا التناقض الذي يفترض أن النيوترونات تتحلل بنسبة 1٪ من الوقت إلى جسيمات المادة المظلمة. نظرًا لأن تجارب الحزمة لن تكتشف هذه الانحلالات ، فإن عمر النيوترونات المستنتج سيكون أطول من القيمة الفعلية.

هل تعتقد أننا سنفهم أخيرًا المادة المظلمة في المستقبل؟


شاهد الفيديو: المادة المظلمة وجزيئات مصادم الهادرون الكبير - الفيزياء - رواد العلم (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Kajigore

    حسنا ونعم !!!

  2. Gahn

    أحسنت ، فكرتك ببساطة ممتازة

  3. Dracul

    انا أنضم. وقد واجهته. يمكننا التواصل حول هذا الموضوع.

  4. Webber

    هناك شيء في هذا. الآن أصبح كل شيء واضحًا بالنسبة لي ، شكرًا جزيلاً على المعلومات.

  5. Kira

    أعتقد أنك مخطئ. يمكنني الدفاع عن موقفي. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.

  6. Faegis

    أنا آسف ، أن أقاطعك.

  7. Mal

    هل ستأخذ لحظة بالنسبة لي؟



اكتب رسالة