گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
ماده تاریک را می‌توان بزرگترین معما تاریخ بشر دانست. معمایی که می‌تواند همه‌چیز را کاملا دگرگون کند. به‌همین بهانه قصد داریم به 11 سوال بی پاسخ در رابطه با ماده تاریک بپردازیم.
در دهه ۱۹۳۰ یک اخترشناس سوئیسی به‌نام Fritz Zwicky متوجه شد که کهکشان های حاضر در خوشه‌های دور بسیار سریع به‌دور همدیگر می‌چرخند. سرعتی که اصلا با جرم آنها همخوانی نداشت. همین نیز باعث شد که وی احتمال وجود یک ماده نامرئی را مطرح کند. چیزی که از آن با نام ماده تاریک یاد می‌شود و تاثیر گرانشی آن حتی روی کهکشان‌ها آشکار است. در ادامه نگاهی به چند سوال بی پاسخ در رابطه با ماده تاریک خواهیم داشت.
سوال های بی پاسخ در مورد ماده تاریک که دانشمندان را آزار می‌دهند
در طول کمتر از یک قرن گذشته پژوهشگران زیادی تمام تلاش خود را صرف درک ماهیت ماده تاریک کرده‌اند. تاکنون نیز توانسته‌ایم اطلاعات محدودی در این زمینه به‌دست بیاوریم. به‌عنوان مثال می‌دانیم که حجم ماده تاریک موجود در جهان هستی ۶ برابر بیشتر از ماده عادی است. هرچند با همه پیشرفت‌ها هنوز نیز سوال های بسیار مهمی در مورد ماده تاریک وجود ندارند که بی پاسخ مانده‌اند.
ماده تاریک چیست؟
شاید عجیب به‌نظر برسد؛ اما ما هنوز در مورد ماهیت ماده تاریک اطمینان نداریم. در ابتدا دانشمندان تصور می‌کردند که ستاره‌های کم‌نور و سیاه‌چاله‌ها مسئول جرم محاسبه‌نشده کیهان هستند. هرچند مشاهدات دقیق‌تر با تلسکوپ‌های پیشرفته نشان داد که این مسئله نمی‌تواند درست باشد. همین نیز باعث شد که ایده ماده تاریک تقویت شود.
دانشمندان تصور می‌کنند که ماده تاریک از یک ذره فرضی به‌نام WIMP (ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف) تشکیل شده باشد. ذرات WIMP رفتاری مشابه با نوترون دارند. با این تفاوت که آنها ۱۰ تا ۱۰۰ برابر سنگین‌تر از پروتون هستند. هرچند این باور باعث شده که سوال های بی پاسخ بیشتری در مورد ماده تاریک مطرح شوند.
آیا می‌توان ماده تاریک را کشف کرد؟
اگر ماده تاریک از ذرات WIMP ساخته شده باشد، باید بتوان آن را در دنیای اطراف کشف کرد. ماده تاریک چندان با ماده عادی واکنش نشان نمی‌دهد؛ اما این احتمال وجود دارد که یک ذره WIMP هنگام حرکت در فضا به یک ذره عادی مثل پروتون یا الکترون برخورد کند. به‌همین امید دانشمندان آزمایشگاه‌های بزرگی را برای کشف ماده تاریک در زیر زمین ساخته‌اند.
تشعشعات مزاحم ممکن است رفتاری مشابه برخورد ماده تاریک با ماده عادی را داشته باشند. به‌همین‌خاطر این آزمایشگاه‌ها همگی زیر زمین قرار دارند. هرچند مشکل اینجاست که پس از چندین دهه تلاش، دانشمندان حاضر در این آزمایشگاه‌ها نتوانسته‌اند به موفقیتی برسند و حتی یک سوال بی پاسخ در مورد ماده تاریک را پاسخ دهند. جدیدترین تلاش در این زمینه نیز به پروژه بزرگ چین مربوط می‌شود.
آیا ماده تاریک در تمامی کهکشان‌ها وجود دارد؟
بهخاطر سنگینی بسیار زیاد در مقایسه با ماده عادی، دانشمندان ماده تاریک را نیروی کنترل‌کننده کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی می‌دانند. هرچند چندی پیش یک کشف عجیب همه‌چیز را به‌هم ریخت. دانشمندان متوجه شده بودند که در یک کهکشان به‌نام NGC 1052-DF2 عملا چیزی به‌نام ماده تاریک وجود ندارد. این یافته عجیب نشان می‌داد که وجود ماده تاریک برای شکل‌گیری کهکشان‌ها ضروری نیست.
هرچند کمی بعد تیم دیگری از دانشمندان کهکشان NGC 1052-DF2 را بررسی کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که تیم پیشین در مورد فاصله کهکشان اشتباه کرده و ماده عادی کهکشان بسیار کمتر از برآورد اولیه است. به‌بیان دیگر در این کهکشان نیز میزان قابل توجهی ماده تاریک وجود دارد.
آیا ماده تاریک فقط از یک ذره تشکیل شده است؟
در ماده عادی مجموعه پر تعدادی از ذرات مختلف را مشاهده مي‌کنیم. به‌همین‌خاطر برخی دانشمندان احتمال می‌دهند که ماده تاریک نیز همینقدر پیچیده باشد. گفته می‌شود که ۸۵ درصد از کل جرم جهان به ماده تاریک اختصاص دارد؛ اما هیچ نشانه‌ای وجود ندارد که این ماده لزوما از یک نوع ذره تشکیل شده باشد. آندری کتز، استاد فیزیک دانشگاه هاروارد احتمال می‌دهد که پروتون‌ها و الکترون‌های تاریک وجود داشته باشند.
در این صورت اتم‌های تاریک به‌وجود می‌آیند و ممکن است ترکیبات فوق‌العاده متنوعی را در ماده تاریک شاهد باشیم. این نظریه‌ها جذاب هستند؛ اما راهی برای اثبات یا رد آنها وجود ندارد. همین نیز سبب شده که سوال ها در مورد ماهیت دقیق ماده تاریک بی پاسخ باقی بمانند.
آیا نیروهای نامرئی وجود دارند؟
دانشمندان این احتمال را می‌دهند که ذرات ماده تاریک نیز همان نیروهای تاثیرگذار بر ماده عادی را تجربه کنند. همین نیز سبب شده که در اخبار علمی مفهوم فوتون‌های تاریک مطرح شود. این فوتون‌ها می‌توانند نیروی الکترومغناطیس را در ذرات ماده تاریک ایجاد کنند. در حال حاضر دانشمندان ایتالیایی می‌خواهند شرایط را برای برخورد الکترون و پوزیترون در الماس فراهم کنند تا حداقل یکی از سوال های بی پاسخ در مورد ماده تاریک حذف شود.
اگر فوتون‌های تاریک وجود داشته باشند، جفت الکترون-پوزیترون نابود می‌شوند و یکی از ذرات عجیب حامل نیرو شکل می‌گیرد.
آیا نتایج آزمایش DAMA/LIBRA به یک موفقیت بزرگ اشاره دارد؟
یکی از سوال های بی پاسخ در مورد ماده تاریک به نتایج آزمایش عجیب DAMA/LIBRA مربوط می‌شود. دانشمندان یک آشکارگر را در یک معدن زیرزمینی کار گذاشته بودند تا بتواند نوسانات دوره‌ای در ذرات ماده تاریک را شناسایی کند. زمین هنگام حرکت در مدار خود به دور خورشید از ابر ماده تاریک می‌گذرد. در واقع ما با جریان کهکشانی ماده تاریک برخورد می‌کنیم که منظومه شمسی را احاطه کرده است.
دانشمندان نیز می‌خواستند در همین دوره میزان نوسانات ماده تاریک را شناسایی کنند. آنها در سال ۱۹۹۷ اعلام کردند که توانسته‌اند الگویی کاملا مشخص از افزایش و کاهش ماده تاریک را ببینند. هرچند اشکال کار اینجا بود که پژوهشگران DAMA/LIBRA نویز پس‌زمینه کیهان را حذف نکرده بودند. همچنین چنین الگویی توسط سایر آزمایشگاه‌های پیشرفته جهان مشاهده نشد. به‌طورکلی دانشمندان با دیده تردید به نتایج DAMA/LIBRA نگاه می‌کنند.
آیا احتمال وجود اکسیون در بزرگترین معمای جهان وجود دارد؟
این روزها برخی دانشمندان معتقد هستند که ذرات WIMP نمی‌توانند تعداد سوال های بی پاسخ مربوط به ماده تاریک را کاهش دهند. به‌همین‌خاطر گزینه‌های دیگری را به‌عنوان یکی از ذرات شکل‌دهنده ماده تاریک بررسی می‌کنند. یکی از این ذرات اکسیون است. ذره‌ای فوق‌العاده سبک که در تعدادی آزمایشگاه بررسی می‌شود.
شبیه‌سازی‌های کامپیوتری اخیر احتمال شکل‌گیری اجرام شبیه ستاره توسط اکسیون‌ها را مطرح کرده‌اند. این اجرام ممکن است تشعشعات خاصی از خود ساطع کنند.
سوال بی پاسخ در مورد ماده تاریک: آیا دارای بار الکتریکی است؟
نشانه‌ای از حدود ۱۳.۵ میلیارد سال پیش باعث شد که احتمال وجود بار الکتریکی در ذرات ماده تاریک مطرح شود. چندی پیش دانشمندان یک تابش با طول موج ۲۱ سانتی‌متر را کشف کردند. این تابش به ستاره‌ای تعلق داشت که در دوران اولیه شکل‌گیری جهان یعنی تنها ۱۸۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ می‌درخشید. تقریبا در همان زمان تابش اشاره شده جذب یک هیدروژن سرد می‌شود. هرچند وقتی دانشمندان داده‌های مربوط به این تابش را بررسی کردند، متوجه شدند که دمای هیدروژن نسبت به پیش‌بینی‌ها بسیار پایین‌تر بوده است.
دکتر Julian Muñoz، استاد اخترفیزیک دانشگاه هاروارد تصور می‌کند که این مسئله بهخاطر وجود بار الکتریکی در ذرات ماده تاریک است. این ذرات توانسته‌اند گرمای هیدروژن را به‌خود جلب کنند. تقریبا شبیه کاری که تکه‌های یخ در یک لیوان لیموناد انجام می‌دهند. گرچه این مسئله هنوز تایید نشده است. به‌همین‌خاطر بار الکتریکی ماده تاریک نیز در زمره سوال های بی پاسخ بشر باقی می‌ماند.
آیا ممکن است ذرات عادی به ماده تاریک تبدیل شوند؟
نوترون‌ها به‌عنوان بخشی از اتم‌های ماده عادی عمر محدودی دارند. در واقع اگر یک نوترون خارج از اتم باشد، پس از حدود ۱۴.۵ دقیقه به پروتون، الکترون و نوترینو تجزیه می‌شود. هرچند دو آزمایش جداگانه به زمان متفاوتی برای عمر نوترون رسیدند. البته اختلاف بین این دو آزمایش تنها ۹ ثانیه بود؛ اما یک احتمال جذاب را مطرح کرد.
دانشمندان اعلام کردند که اگر در تنها یک درصد مواقع برخی از نوترون‌ها به ذرات ماده تاریک تبدیل شوند، می‌توان اختلاف ۹ ثانیه‌ای توجیه‌پذیر باشد. همین نیز باعث شد که پژوهشگران آزمایشگاه ملی Los Alamos در نیومکزیکو نوترون‌ها را با امید یافتن نشانه‌ای از وجود ماده تاریک بررسی کنند. گرچه دانشمندان در نهایت نتوانستند به نتیجه موردنظر برسند و یکی از سوال های بی پاسخ بشر در مورد ماده تاریک را از میان بردارند.
آیا می‌توان در فضا به یکی از سوال های بی پاسخ بشر پاسخ داد؟
در حال حاضر تنها نشانه وجود ماده تاریک به تاثیر گرانشی آن بر مواد دیگر مربوط می‌شود. دانشمندان متوجه هستند که چیزی سبب شکل‌گیری این نیرو شده است؛ اما نمی‌توانند در مورد ماهیت دقیق آن صحبت کنند. برخی تصور می‌کنند که ذرات ماده تاریک پادماده خود هستند. به‌این صورت که در صورت دو ذره ماده تاریک در صورت برخورد با یکدیگر نابود می‌شوند.
باور به همین نظریه سبب شد که در سال ۲۰۱۱ طیف‌سنج مغناطیسی آلفا در اخبار نجوم ظاهر شود. این ماژول به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل شده است و سعی دارد نشانه‌‌های مربوط به وجود ماده تاریک را دریافت کند. هرچند در طول این سال‌ها هنوز موفقیت خاصی حاصل نشده است. در واقع فضا نیز نتوانسته سوال های بی پاسخ بشر در مورد ماده تاریک را کم کند.
سوال بی پاسخ در مورد ماده تاریک: آیا واقعا وجود دارد؟
پس از نزدیک به یک قرن پژوهش و تلاش شاید این بدترین سوال بی پاسخ بشر در مورد ماده تاریک باشد. دانشمندان در تمامی تلاش‌های خود برای درک ماهیت ماده تاریک با مشکل مواجه شده‌اند. همین نیز باعث شده که گروهی از فیزیکدانان یک احتمال عجیب را مطرح کنند. آنها می‌گویند که شاید اصلا چیزی به‌اسم ماده تاریک وجود خارجی نداشته باشد. در این صورت باید کاملا در نظریه‌های خود در مورد گرانش و ماهیت جهان تردید کنیم.
این گروه از فیزیکدانان معتقد هستند که گرانش در مقیاس بزرگ رفتار متفاوتی دارد و نظریه نسبیت کافی نیست. گرچه اکثر دانشمندان متعقد هستند که هنوز باید به آزمایشگاه‌های ماده تاریک فرصت داد. آنها ترجیح می‌دهند ماهیت ماده تاریک با تلاش شدید آشکار شود تا اینکه مجبور شوند کل جهان‌بینی خود را تغییر دهند.