کشف سرنخ های جدید از ماده تاریک در فضا

به گزارش کلیک ، دو مقاله اخیرا منتشر شدند که رموزی از ماده تاریک گریزان را با استفاده از داده های جمع آوری شده در پایگاه فضایی بین المللی (ISS) کشف کردند.

ماده تاریک ماده ای فرضی است که ۲۶٫۸ درصد از جهان شناخته شده را تشکیل می دهد و توضیح می دهد که چرا جهان ما به هم نگه داشته شده است. دهه هاست که دانشمندان به دنبال کشف این موضوع بوده اند و امروزه به شواهد جدیدی دست یافته اند، دو مطالعه مستقل نشان داده اند که در صورت وجود ماده تاریک تعداد پادپروتون های ساطع شده بر روی ISS ملموس تر و قابل درک تر هستند.

هیچکس تاکنون ادعایی برای کشف ماده تاریک نداشته است، بنابراین هیچ نگرانی وجود ندارد. اما با شکار ماده تاریک اوضاع بسیار وخیم خواهد شد زیرا تاکنون دانشمندان روش ها در جهان را بدون درنظر گرفتن ماده تاریک جستجو و بررسی کرده اند، بنابراین هر نوع شهودی که وجود این ماده را نشان دهد موضوع بزرگی خواهد بود.

محققان ابتدا با آوردن فرضیه ماده تاریک- نوعی ماده مرموز که با تشعتشع الکترومغناطیس واکنش ندارد و بنابراین برای ما نامرئی است- عدم تعادل بین مقدار ماده در جهان و مقدار گرانش که باعث نگه داشتن کهکشان شده است را توضیح دادند.

عدم تعادل به این حقیقت بستگی دارد که اگر شما همه مواد در ستاره ها، سیاره ها و گازهای کیهانی درون جهان را هم در نظر بگیرید، باز هم نمی توانید وجود مقدار زیاد گرانش را توضیح دهید، مگر اینکه عامل ماده تاریک را در نظر بگیرید.

برخلاف یافتن شواهدی از تاثیرات فرضی این ماده، هیچ چیز مطمئنی وجود ندارد. و دانشمندان اکنون در جستجوی توضیحات جایگزینی برای این مقدار گرانش زیاد در جهان هستند.

اما جدیدترین مطالعات سبب امید بیشتری شده اند.

دو گروه از محققان به صورت جداگانه، یکی از آلمان و دیگری از چین و تایوان، مقدار پادپروتونی که توسط طیف سنج مغناطیسی آلفا (AMS) کشف شد را آنالیز کردند، آزمایش طیف سنج مغناطیسی آلفا در ISS و برای شمارش تعدا پادپروتون هایی که در پایگاه ساطع می شوند، انجام گرفت.

پادپروتون ها جزء پادماده پروتون ها هستند، و بخش کوچکی از تشعشعات کیهانی را تشکیل می دهند که به طور ثابت به واسطه فضا ساطع می شوند.

این پادپروتون ها معمولا به واسطه برخورد بین پرتوهای کیهانی با انرژی بالا و گازهای بین ستاره ای تولید می شوند (محققان توانسته اند آن ها را در شتابدهنده بزرگ هاردون ایجاد کنند)، اما پیش بینی شده که آن ها می توانند توسط برخورد ماده تاریک فرضی نیز ایجاد شوند، زمانی که دو ذره از ماده تاریک یکدیگر را از بین می برند.

برای بررسی صحت این موضوع، دو گروه به طور مستقل به مطالعه این پیش بینی ها پرداختند تا بتوانند تعداد پادپروتون های کشف شده از آزمایش AMS را با وجود ماده تاریک یا عدم وجود این ماده، بررسی کنند.

گروه محققان آلمانی یافتند که داده ها در مدلی که ماده تاریک وجود دارد نسبت به مدلی که ماده تاریک در نظر گرفته نمی شود، به مراتب صحیح تر هستند. به طور خاص تر، در مدل آن ها یک ذره ماده تاریک با جرم ۸۰ GeV/c 2 وجود دارد.

گروه محققان از چین از مجموعه متفاوتی از فرضیه ها استفاده کردند اما به نتیجه یکسانی رسیدند، آن هم اینکه اگر فرض شود که ماده تاریک وجود دارد داده های AMS قابل درک تر می شوند. مدل آن ها یک ذره ماده تاریک مشابه با جرم بین ۴۰GeV/c 2 تا ۶۰GeV/c 2 بود.

نکته مهم آن است که هردو گروه به طور مستقل نشان دادند که داده ها با در نظر گرفتن مدلی که فرض وجود ماده تاریک را دارد بهتر مطابقت دارند تا مدلی که ماده تاریک را در نظر نگیرد.

این حقیقت که دو گروه مستقل به جواب یکسانی رسیدند امیدوار کننده است اما ما هنوز راه درازی برای تایید وجود ماده تاریک در پیش داریم.

این تحقیق با رموز ماده تاریک که قبلا با استفاده از داده های AMS کشف شد، مطابقت دارد. فراوانی پوزیترون ها یا الکترون های پادماده در فضا جاری می شوند.

برخی از فیزیکدانان تصور می کنند که این فراوانی ها می توانند شهودی از ماده تاریک باشند، درحالی که بقیه تصور می کنند آن ها می تواند توسط دیگر پدیده های نجومی مانند تپ اخترها توضیح داده شوند.

محققان در سال ۲۰۱۶ فراوانی تشعشع انرژی بالایی را در مرکز کهکشان راه شیری کشف کردند، که برخی از فیزیکدانان آن را مربوط به ماده تاریک دانستند (با این وجود این موضوع تاکنون کامل مطرح شده است).

نظریه پرداز فیزیک نجومی دن هوپر که در مطالعات جدید نقشی نداشته گفته است که این موضوع می تواند اتفاقی باشد ولی باعث تشویق او برای یافتن دلیل شده است.