با کشف ذره‌ای زیراتمی؛

فیزیکدانان از احتمال وجود ماده تاریک جدید خبر می‌دهند

گروهی از فیزیکدانان از وجود ذراتی خبر می‌دهند که می‌توانند عامل شکل دهنده ماده سیاه بوده و ما را به نحوه پیدایش جهان نزدیک کند.

کد خبر: ۸۳۵۱۳۱

شنبه - ۰۲ فروردين ۱۳۹۹ / March 21, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، بعضی چیز‌ها در جهان با جرم‌هایی بیش از آنچه ما بتوانیم بطور مستقیم اندازه گیری کنیم، ایجاد می‌شوند. بعلت اثر گرانششان می‌دانیم که وجود دارند، اما نمی‌دانیم چه هستند یا چگونه در آنجا وجود دارند. ما این اجرام نامرئی را «ماده تاریک» می‌نامیم و فیزیکدانان اخیرا ذره‌ای که می‌تواند پشت این قضیه باشد را شناسایی کرده اند.

گزینه مورد نظر که اخیرا کشف شده یک ذره زیر اتمی به نام d-star هگزاکوارک (d-star hexaquark) است و در تاریکی بعد از بیگ بنگ، می‌توانستند برای تشکیل ماده تاریک در کنار هم جمع شوند.

تقریبا یک قرن است که ماده سیاه اخترشناسان را گیج کرده است. اولین بار در حرکت عمودی ستاره‌ها دیده شد، که اخترشناسان گمان می‌کردند جرم بیشتری در اطراف آن‌ها نسبت به چیزی که می‌توانیم ببینیم وجود دارد. اکنون ما می‌توانیم اثر ماده سیاه را در دیگر حرکات نیز ببینیم. (برای مثال در لنز‌های گرانشی، جایی که نور در اطراف اجرامی مانند خوشه‌های کهکشانی و چرخش خارجی صفحات کهکشانی، خم می‌شود).

در حال حاضر، تشخیص ماده تاریک بصورت مستقیم ممکن نیست، زیرا هیجگونه جذب، نشر یا بازتاب تابش الکترومغناطیسی ندارد. اما اثر گرانشی آن بسیار بالاست. دانشمندان بسیار علاقمندند تا این ماده را کشف کنند، زیرا درک این ماده می‌تواند اطلاعات زیادی درباره نحوه شکل گیری و عملکرد جهان در اختیار آن‌ها قرار دهد. اگر ماده تاریک واقعا وجود نداشته باشد، بدان معناست مدل استاندارد فیزیکی که تاکنون برای توصیف و درک جهان استفاده می‌کردیم، کاملا اشتباه بوده است.

در طول این سال‌ها تعداد بسیاری گزینه برای ماده تاریک مطرح شد که هیچکدام دانشمندان را به پاسخ نزدیک نکرد و اکنون این ذرات کوارکی تازه کشف شده می‌توانند گزینه‌های رسمی تری باشند.

دانیل واتس، فیزیکدان هسته‌ای از دانشگاه یورک در انگلستان توضیح داد: «منشأ ماده تاریک در جهان یکی از بزرگترین سؤالات در علم بوده و تاکنون جوابی برای آن پیدا نشده است. محاسبات اولیه ما نشان می‌دهد که چگالی d-stars گزینه‌های امکان پذیر جدیدی برای ماده تاریک هستند. این نتیجه بسیار هیجان انگیز است، زیرا به مفاهیم جدید فیزیکی نیاز ندارد.»

کوارک‌های ذرات بنیادی هستند که معمولا در گروه‌های سه تایی ترکیب می‌شوند تا پروتون‌ها و نوترون‌ها را بسازند. درمجموع، این ۳ کوارک باریون نامیده می‌شوند و بیشتر ماده‌های قابل مشاهده در جهان از آن‌ها ساخته شده است. انسان، خورشید، گیاهان و گرد و خاک همه باریونی هستند.

وقتی ۶ کوارک با هم ترکیب می‌شوند، انواعی از ذرات به نام دی باریون یا هگزاکوارک را می‌سازند. در واقع ما بسیاری از آن‌ها را اصلا نمی‌بینیم. d-star هگزاکوارک که در سال ۲۰۱۴ توصیف شد، اولین شناسایی مهم بود.

d-star هگزاکوارک‌ها جالب اند، چون بوزون اند. بوزون‌ها نوعی از ذره اند که از آمار بوز-انشتین پیروی می‌کنند (یک چهارچوب برای توصیف چگونگی رفتار ذرات). در این مورد، بدان معناست که مجموعه d-star هگزاکوارک می‌تواند چیزی به نام چگال بوز-انشتین تشکیل داده که به عنوان حالت پنجم ماده نیز شناخته می‌شود. این چگال هنگامی شکل می‌گیرد که یک گاز بوزونی با چگالی کم تا دمای صفرمطلق سرد شود. در آن مرحله، اتم‌های گاز از حالت جنبش به حالت کاملا آرام می‌روند. (پایین‌ترین سطح کوانتومی ممکن)

بر اساس مدلسازی ها، اگر چنین گاز‌هایی در جهان ابتدایی بوده و در اثر بیگ بنگ خنک شده باشند، می‌توانند درکنار هم قرار گرفته و چگال بوز-انشتین را تشکیل بدهند و این چگال‌ها می‌تواند چیزی باشند که امروز به آن ماده تاریک می‌گوییم.
بدیهی است که این موارد کاملا نظری هستند، اما گزینه‌هایی که پیدا می‌کنیم، با هر تایید یا رد شدن، ما را به ماده تاریک نزدیک‌تر می‌کند. اما باید کار‌های بیشتری برای پی بردن به آن صورت بگیرد.