به گزارش ایتنا و به نقل از لایوساینس، در دهه ۱۹۳۰، فریتس زویکی، ستاره‌شناس سوئیسی، متوجه شد که کهکشان‌های خوشه‌های دوردست با سرعتی بیشتر از آنچه که باید بر اساس جرم مرئی‌شان می‌چرخند. تئوری زویکی بیان می‌کرد که ماده‌ای نامرئی به نام «ماده تاریک» ممکن است اثر گرانشی بر این کهکشان‌ها داشته باشد.

از آن زمان، پژوهشگران تأیید کرده‌اند که ماده تاریک در سراسر کیهان وجود دارد و شش برابر بیشتر از ماده عادی که ستاره‌ها و دیگر اجرام را تشکیل می‌دهد، فراوان است. اما علی‌رغم شواهد زیادی از حضور ماده تاریک، علم هنوز نتواسته به درک کاملی از آن دست یابد. در اینجا به ۱۱ پرسش بزرگ و بی‌پاسخ درباره ماده تاریک پرداخته‌ایم:

 

۱. ماده تاریک چیست؟

یکی از مرموزترین سوالات این است که ماده تاریک دقیقاً از چه چیزی تشکیل شده است. در ابتدا، دانشمندان گمان می‌کردند که ممکن است جرم گمشده در کیهان از ستارگان کم‌نور و سیاه‌چاله‌ها تشکیل شده باشد. اما مشاهدات دقیق‌تر نشان داده‌اند که این اجسام نمی‌توانند تاثیرات گرانشی مشاهده‌شده را توضیح دهند. در حال حاضر، فرضیه‌ای که در مورد ماهیت ماده تاریک مطرح است، این است که ذرات فرضی به نام «WIMP» (ذرات سنگین تعامل‌پذیر ضعیف) است که رفتار مشابه نوترون‌ها دارند و ۱۰ تا ۱۰۰ برابر سنگین‌تر از پروتون‌ها هستند.

۲. آیا می‌توانیم ماده تاریک را کشف کنیم؟

اگر ماده تاریک از WIMP‌ها تشکیل شده باشد، باید در اطراف ما وجود داشته باشد، اما به دلیل اینکه این ذرات با ماده عادی بسیار کم تعامل می‌کنند، کشف آن‌ها به شدت دشوار است. برای این کار، محققان آزمایش‌هایی در عمق زمین برای مطالعه تعداد زیادی ذرات عادی ساخته‌اند تا تابش‌های مخرب که ممکن است تصادم ذرات ماده تاریک را شبیه‌سازی کنند، از بین برود. با این حال، پس از ده‌ها سال کاوش، هیچ‌یک از این آزمایش‌ها نتوانسته‌اند شواهد قابل قبولی پیدا کنند.

 

۳. آیا ماده تاریک از بیش از یک ذره تشکیل شده است؟

ماده عادی از ذرات مختلفی مانند پروتون‌ها، الکترون‌ها و ذرات عجیب‌تری مانند نوترینوها و میون‌ها تشکیل شده است. بنابراین، این سوال مطرح می‌شود که آیا ماده تاریک که ۸۵ درصد از کیهان را تشکیل می‌دهد، ممکن است به همین پیچیدگی باشد و ذرات متنوعی را شامل شود؟

۴. آیا ماده تاریک تحت تاثیر نیروهای خاصی قرار دارد؟

محققان به این فکر افتاده‌اند که شاید ماده تاریک علاوه بر ذرات، نیرویی مشابه نیروهای موجود در ماده عادی نیز تجربه کند. به عنوان مثال، برخی به دنبال «فوتون‌های تاریک» هستند که مشابه فوتون‌های معمولی عمل می‌کنند، اما فقط توسط ذرات ماده تاریک احساس می‌شوند.

۵. آیا ماده تاریک می‌تواند از آکسیون‌ها تشکیل شده باشد؟

آکسیون‌ها یکی از ذرات فرضی جایگزین برای WIMP‌ها هستند. این ذرات بسیار سبک هستند و حتی ممکن است ۱۰^۳۱ بار سبک‌تر از پروتون‌ها باشند. این ذرات به دلیل ویژگی‌های خاصشان، مورد توجه بسیاری از فیزیکدانان قرار گرفته‌اند.

 

۶. ویژگی‌های ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک از طریق تعاملات گرانشی‌ با ماده عادی کشف شده است. به همین دلیل، گرانش اصلی‌ترین راهی است که ماده تاریک در کیهان به نمایش گذاشته می‌شود. با این حال، درک ماهیت دقیق ماده تاریک هنوز برای دانشمندان دشوار است.

۷. آیا ماده تاریک در همه کهکشان‌ها وجود دارد؟

از آنجا که ماده تاریک به‌طور گسترده‌ای در کیهان وجود دارد، بسیاری از دانشمندان معتقدند که ماده تاریک نیروی کنترل‌کننده‌ای است که ساختارهای بزرگی مانند کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی را شکل می‌دهد. با این حال، اخیراً ستاره‌شناسان، کهکشانی به نام NGC 1052-DF2 کشف کرده‌اند که به نظر می‌رسد ماده تاریک اندکی دارد.

۸. نتایج آزمایش DAMA/LIBRA چیست؟
آزمایش DAMA/LIBRA در یک معدن زیرزمینی در ایتالیا قرار دارد و به دنبال نوسانات دوره‌ای در ذرات ماده تاریک است. این آزمایش با وجود سال‌ها تلاش، هنوز نتایج قطعی ارائه نداده است.

۹. آیا ماده تاریک می‌تواند بار الکتریکی داشته باشد؟

برخی از فیزیکدانان حدس می‌زنند که ماده تاریک ممکن است بار الکتریکی داشته باشد. این فرضیه به تابش‌هایی مربوط است که در ابتدای کیهان منتشر شده‌اند و می‌توانند نشانه‌ای از ویژگی‌های الکتریکی ماده تاریک باشند.

۱۰. آیا ذرات عادی می‌توانند به ماده تاریک تبدیل شوند؟

یکی از سوالات اساسی دیگر این است که آیا ذرات عادی، مانند نوترون‌ها، می‌توانند به ماده تاریک تبدیل شوند؟ نوترون‌ها به طور معمول پس از مدت زمانی تجزیه می‌شوند و این سوال مطرح است که آیا این فرآیند می‌تواند به تشکیل ماده تاریک منجر شود یا خیر.

۱۱. آیا ماده تاریک واقعاً وجود دارد؟

با توجه به مشکلات زیادی که در تلاش برای کشف و توضیح ماده تاریک وجود دارد، برخی فیزیکدانان مطرح کرده‌اند که شاید نظریه‌های موجود در مورد گرانش نادرست باشند و این نیرو ممکن است در مقیاس‌های بزرگتر از آنچه که انتظار می‌رود، رفتار متفاوتی داشته باشد.

ماده تاریک همچنان یک معما باقی مانده است و سوالات زیادی درباره این ماده مرموز وجود دارد. پژوهشگران به جستجو ادامه می‌دهند و امیدوارند که روزی بتوانند ماهیت این ماده مرموز را کشف کنند.