ماده تاریک: پرسش و پاسخ

ماده تاریک: پرسش و پاسخ

ماده تاریک چه زمانی مطرح شد؟

در دهه ۱۹۳۰، یک ستاره شناس سوئیسی به نام فریتز زویکی متوجه شد که کهکشان ها در یک خوشه دور، با توجه به جرم قابل مشاهده، بسیار سریعتر از حد انتظار به دور یکدیگر می چرخند. او پیشنهاد کرد که ماده ای نادیده، که او آن را ماده تاریک می نامد، ممکن است از نظر گرانشی بر این کهکشان ها تأثیر بگذارد.

از آن زمان، دانشمندان وجود این ماده اسرارآمیز را در سراسر کیهان تایید کرده‌اند، و این ماده شش برابر بیشتر از ماده معمولی موجود در ستارگان و افراد است. علیرغم حضور گسترده آن، دانشمندان هنوز در تلاش برای درک ماده تاریک هستند. در اینجا ۱۱ سوال اصلی در مورد ماده تاریک وجود دارد.

کیهان و ماده تاریک
ماهیت ماده تاریک ناشناخته است. مجموعه قابل توجهی از شواهد نشان می دهد که نمی تواند ماده باریونی باشد، یعنی پروتون و نوترون. مدل مطلوب این است که ماده تاریک عمدتاً از ذرات عجیب و غریب تشکیل شده است که زمانی که کیهان قدمت کسری از ثانیه داشته است تشکیل شده است. چنین ذرات، که نیاز به توسعه به اصطلاح مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی دارند، می‌توانند WIMP (ذرات عظیم با تعامل ضعیف)، یا آکسیون‌ها یا نوترینوهای عقیم باشند.

ماده تاریک چیست؟

اول و مهمتر از همه، دانشمندان در مورد اینکه ماده تاریک واقعا چیست، مطمئن نیستند. در ابتدا، برخی معتقد بودند که جرم گمشده در جهان از ستاره های کم نور و سیاهچاله ها تشکیل شده است. با این حال، مشاهدات دقیق به اندازه کافی از این اجرام را برای توضیح تأثیر گرانشی ماده تاریک پیدا نکرده است. نامزد اصلی ماده تاریک، ذره‌ای فرضی به نام ذره فشرده با تعامل ضعیف (WIMP) است که مانند یک نوترون رفتار می‌کند، اما ۱۰ تا ۱۰۰ برابر سنگین‌تر از یک پروتون است.

آیا می توانیم ماده تاریک را تشخیص دهیم؟

اگر ماده تاریک از WIMP ها تشکیل شده باشد، آنها باید در اطراف ما، نامرئی و تقریبا غیرقابل کشف باشند. با این حال، علیرغم آزمایش‌های متعددی که روی ذرات معمولی در اعماق زمین مطالعه می‌کنند، هیچ کشف معتبری انجام نشده است. جستجو ادامه دارد و آزمایش‌های اخیر مانند PandaX عدم شناسایی WIMP را گزارش کرده است. برخی از دانشمندان حدس می زنند که ذرات ماده تاریک ممکن است کوچکتر از WIMP ها باشند و مطالعه آنها را دشوار می کند.

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

در حالی که ماده معمولی از ذرات مختلف تشکیل شده است، دلیلی وجود ندارد که فرض کنیم تمام ماده تاریک از یک نوع ذره تشکیل شده است. برخی وجود پروتون‌های تاریک و الکترون‌هایی را پیشنهاد می‌کنند که اتم‌های تیره را تشکیل می‌دهند و تنوع موجود در جهان مرئی را منعکس می‌کنند. تأیید یا رد چنین پیشنهادهایی همچنان یک چالش است.

آیا انرژی تاریک وجود دارد؟

علاوه بر ذرات ماده تاریک، حدس و گمان هایی در مورد انرژی تاریک مشابه نیروهایی که روی ماده معمولی عمل می کنند وجود دارد. برخی از محققان به دنبال “فوتون های تاریک” هستند، مشابه فوتون های مبادله شده بین ذرات عادی که نیروی الکترومغناطیسی را تولید می کنند. آزمایش‌ها، مانند برخورد دادن الکترون‌ها و پوزیترون‌ها به یک الماس، با هدف شناسایی این نیروهای تاریک بالقوه، ابعاد جدیدی را در درک ما باز می‌کنند.

تفاوت ماده تاریک و انرژی تاریک
تفاوت ماده تاریک و انرژی تاریک

آیا ماده تاریک می تواند از آکسیون ها ساخته شود؟

با کاهش توجه به WIMP ها، اکسیون ذرات فرضی توجه ها را به خود جلب می کند. آکسیون‌ها بسیار سبک، به طور بالقوه ۱۰^۳۱ برابر سبکتر از یک پروتون، در آزمایش‌ها جستجو می‌شوند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای حتی نشان می‌دهند که اکسیون‌ها می‌توانند اجرام ستاره‌مانندی را تشکیل دهند و تشعشعاتی مشابه انفجارهای سریع رادیویی ساطع کنند و راه جدیدی برای اکتشاف ارائه کنند.

ویژگی های ماده تاریک چیست؟

فعل و انفعالات گرانشی dark matter با ماده معمولی منجر به کشف آن شد، اما درک ماهیت واقعی آن همچنان یک چالش است. تئوری‌ها نشان می‌دهند که ذرات dark matter ممکن است پادذرات خودشان باشند که به محض ملاقات منجر به نابودی می‌شوند. آزمایش‌هایی مانند طیف‌سنج مغناطیسی آلفا در ایستگاه فضایی بین‌المللی، در جستجوی نشانه‌هایی از این نابودی هستند، اما هنوز شواهد قطعی ارائه نکرده‌اند.

آیا ماده تاریک در هر کهکشانی وجود دارد؟

گمان می رود که dark matter، که تصور می شود کهکشان ها و خوشه های کهکشانی را سازماندهی می کند، در همه جا وجود دارد. با این حال، یافته‌های اخیر کهکشانی که ظاهراً فاقد dark matter است (NGC 1052-DF2) این تصور را به چالش کشید. بحث‌هایی در مورد دقت اندازه‌گیری‌های فاصله به وجود آمد که نشان می‌دهد کهکشان ممکن است dark matter بیشتری از آنچه در ابتدا تصور می‌شد داشته باشد.

چه اخباری از نتایج DAMA/LIBRAبدست آمده است؟

آزمایش DAMA/LIBRA در ایتالیا مدت‌هاست که نتایج گیج‌کننده‌ای را گزارش کرده است و مدعی نوسانات دوره‌ای در ذرات dark matter است. با این حال، هیچ آزمایش دیگری این یافته ها را تکرار نکرده است، که منجر به عدم قطعیت و بحث های مداوم در فیزیک ذرات می شود.

آیا ماده تاریک می تواند بار الکتریکی داشته باشد؟

سیگنال‌های کیهان اولیه نشان می‌دهند که dark matter ممکن است بار الکتریکی داشته باشد. این ایده از سردی غیرمنتظره هیدروژن که در تابش ستارگان ساطع شده ۱۸۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ مشاهده شده ناشی می شود. این فرضیه در حالی که جذاب است، منتظر تایید است.

آیا ذرات معمولی می توانند به ماده تاریک تجزیه شوند؟

آزمایش‌هایی که طول عمر نوترون‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند، اختلاف جزئی را نشان داده‌اند و این گمانه‌زنی را برانگیخته است که ۱٪ از نوترون‌ها ممکن است به ذرات dark matter تجزیه شوند. با این حال، تلاش‌ها برای شناسایی چنین سیگنال‌هایی تاکنون ناموفق بوده است و سوال منشا dark matter را بی‌پاسخ گذاشته است.

آیا ماده تاریک واقعا وجود دارد؟

با توجه به چالش های موجود در کشف و توضیح dark matter، برخی فیزیکدانان نظریه های جایگزینی مانند دینامیک نیوتنی اصلاح شده (MOND) را پیشنهاد می کنند. این نظریه ها نشان می دهد که درک ما از گرانش در مقیاس های بزرگ ممکن است نادرست باشد. علیرغم این جایگزین ها، اکثریت جامعه علمی همچنان از وجود dark matter بر اساس شواهد انباشته حمایت می کنند.

آیا می توان به ماده تاریک دست یافت؟

نه، dark matter را نمی توان لمس کرد زیرا به صورت الکترومغناطیسی برهم کنش نمی کند. برآورده ای اخیر نشان می دهد که dark matter پنج برابر فراوان تر از ماده معمولی در جهان است. با این حال، به دلیل عدم وجود برهمکنش الکترومغناطیسی، نمی توانیم آن را با استفاده از روش های مرسوم ببینیم یا دستکاری کنیم.

 سه حقیقت در مورد ماده تاریک چیست؟

dark matter پنج برابر بیشتر از ماده معمولی است. به نظر می رسد که این ماده در توده هایی در سراسر جهان وجود دارد و نوعی چارچوب را ایجاد می کند که براساس آن ماده مرئی کهکشان ها را شکل می دهد. در حالی که ماهیت dark matter ناشناخته باقی مانده است، فیزیکدانان پیشنهاد می کنند که مانند ماده مرئی، از ذرات تشکیل شده است.

 آیا ماده تاریک وجود دارد؟

مشخص شد که تقریبا ۶۸ % جهان انرژی تاریک است و dark matter حدود ۲۷ % را تشکیل می دهد. بقیه – همه چیز روی زمین، همه چیزهایی که تا به حال با ابزارهای ما و همه مواد معمولی مشاهده شده اند – کم تر از ۵ % جهان را تشکیل می دهند.

نمودار احتمال وجود ماده تاریک
احتمال وجود مدل‌های ماده تاریک گرم که به‌طور جداگانه از کهکشان‌های کوتوله‌های گرانشی قوی (قرمز) و کهکشان‌های کوتوله بسیار کم‌نور در نزدیکی کهکشان راه شیری (آبی) و از تحلیل جدید KIPAC که این کاوشگرها (بنفش) را ترکیب می‌کند، به دست آمده است. جرم ذرات DM به طور خاص، محور افقی بالا جرم ذرات ماده تاریک گرم را نشان می دهد و محور افقی پایین مقیاس جرم هاله مربوطه را نشان می دهد که در زیر آن تشکیل هاله ماده تاریک سرکوب می شود (“hm” = حالت نیمه). تجزیه و تحلیل ترکیبی محدودیت های به دست آمده به صورت جداگانه را بهبود می بخشد و احتمال گرم شدن ماده تاریک با جرم ~ ۱۰ کیلو الکترون ولت را کاهش می دهد.

 آیا ماده تاریک می تواند به ما آسیب برساند؟

براساس یک مطالعه، تاثیر dark matter به قدری گرما تولید می کند که از بافت بدن به عنوان یک توده پلاسمایی در حال ذوب شدن عبور می کند. بیشتر فیزیکدانانی که به دنبال dark matter هستند، به دنبال ذراتی کوچک تر از اتم ها هستند.

۹۵ درصد جهان از چه چیزی ساخته شده است؟

تمام موادی که ما می توانیم ببینیم تنها بخش کوچکی از جهان را تشکیل می دهند. ۹۵ درصد باقی مانده که نامرئی و مرموز هستند، از dark matter و انرژی تاریک تشکیل شده اند.

آیا سیاه چاله ها ماده تاریک هستند؟

سیاه چاله های اولیه که مدت کوتاهی پس از انفجار بزرگ ایجاد شده اند، ممکن است تمام ماده تاریک موجود در جهان را تشکیل دهند.

 چرا فضا تاریک است؟

در فضا یا روی ماه، هیچ اتمسفری برای پراکندگی نور وجود ندارد. نور خورشید در یک خط مستقیم بدون پراکندگی حرکت می کند و همه رنگ ها در کنار هم باقی می مانند. با نگاه کردن به سمت خورشید، نور سفید درخشانی را می بینیم، در حالی که به دوردست نگاه می کنیم، تنها تاریکی فضای خالی را درک می کنیم.

 چه کسی اصطلاح ماده تاریک را ابداع کرد؟

فریتز زویکی

اصطلاح “ماده تاریک” در سال ۱۹۳۳ توسط فریتز زویکی از موسسه فن آوری کالیفرنیا ابداع شد. او از آن برای توصیف ماده نامرئی حاکم بر یکی از ویژگی های جهان یعنی خوشه کهکشانی کوما استفاده کرد.

 آیا سیاه چاله ها واقعی هستند؟

ستاره شناسان بر این باورند که سیاه چاله های کلان جرم در مرکز اکثر کهکشان های بزرگ از جمله کهکشان راه شیری ما وجود دارند. این سیاه چاله ها با مشاهده اثرات آن ها بر ستاره ها و گاز اطراف شناسایی می شوند.

قیمت ماده تاریک چقدر است؟

کشف تنها یک دوجین ذره تاریک برای به چالش کشیدن تمام فیزیک مدرن کافی خواهد بود. با در نظر گرفتن هزینه ۱۰ میلیون دلاری آزمایش LUX، قیمت موثر ماده تاریک تقریبا یک میلیون تریلیون دلار در هر اونس است که بسیار ارزشمند است.

انرژی تاریک کجاست؟

به نظر می رسد که انرژی تاریک در بزرگ ترین مقیاس های جهان عمل می کند و بر انبساط جهان تاثیر می گذارد، که می تواند با مشاهده کهکشان های جدا شده توسط شکاف های عظیم فضا اندازه گیری شود.

 چرا به ماده تاریک نیاز داریم؟

ماده تاریک برای توضیح منحنی های چرخشی کهکشان ها ضروری است زیرا جرم نورانی کهکشان ها به تنهایی نمی تواند مسیر حرکت آن ها را توجیه کند. این ماده “ماده تاریک” نامیده می شود زیرا هیچ تابش الکترومغناطیسی از محلی که جرم اضافی باید متناسب با معادلات باشد، ساطع نمی شود.

 آیا می توانیم از انرژی تاریک استفاده کنیم؟

در تئوری، می توان از انرژی تاریک جهان به عنوان منبع قدرت استفاده کرد. در عمل، مقدار انرژی که می تواند در یک محیط محلی آزاد شود، بسیار کم تر از آن است که مفید یا حتی قابل تشخیص باشد.

 آیا ماده تاریک می تواند به زمین برخورد کند؟

همان طور که زمین با توجه به مرکز کهکشان ما یعنی کهکشان راه شیری حرکت می کند، ماده تاریک عمدتا از یک جهت به زمین برخورد می کند.

آیا ماده تاریک برای وجود حیات لازم است؟

جاذبه فراهم شده توسط ماده تاریک برای این که به کهکشان ما اجازه دهد مواد اولیه لازم برای حیات و سیاراتی مانند زمین را حفظ کند، ضروری است. بدون ماده تاریک، جهان احتمالا هیچ نشانه ای از حیات از خود نشان نخواهد داد.

آیا نظریه ماده تاریک نادرست است؟

علی رغم اینکه حدود ۲۶ %جهان را تشکیل می دهد، ما نمی توانیم ماده تاریک را ببینیم. با این حال، وجود آن از اثرات آن استنباط می شود. در حالی که همه اخترفیزیکدانان موافق نیستند، برخی استدلال می کنند که ماده تاریک وجود ندارد و درک ما از قوانین فیزیک نیاز به اصلاح دارد.

آیا ماده تاریک می تواند چیزی خلق کند؟

ماده تاریک بر کل تکامل جهان ما از انفجار بزرگ به بعد تاثیر می گذارد. وجود آن برای درهم تنیدگی مشاهده شده در خوشه های کهکشان ها ضروری است. گرانش اضافی ایجاد شده توسط ذرات ماده تاریک برای شکل گیری ساختاری که امروزه دیده می شود، ضروری است.

کاوش ماده تاریک
یک تصویر شماتیک از اینکه چگونه عدسی های گرانشی قوی و کهکشان های کوتوله هاله های کوچک ماده تاریک را کاوش می کنند. نور حاصل از یک اختروش دور (چپ) توسط یک کهکشان مداخله گر خم می شود و یک تصویر چهارگانه و حلقه انیشتین ایجاد می کند که در نهایت توسط تلسکوپ های روی زمین (و نزدیک) در سمت راست منتهی می شود. توده‌های ماده تاریک در نزدیکی کهکشان عدسی‌دار (وسط) که “هاله” نامیده می‌شوند، آشفتگی‌های روشنایی ظریفی را بر روی تصاویر متعدد حک می‌کنند. هاله هایی که به اندازه کافی پرجرم هستند، ماده معمولی کافی را جذب می کنند تا کهکشان ها را تشکیل دهند. کوچک‌ترین این هاله‌ها میزبان کهکشان‌های کوتوله بسیار کم‌نور (راست، پایین)، که در نزدیکی کهکشان راه شیری با استفاده از ستارگان جدا شده به‌صورت جداگانه شناسایی شده‌اند.

نادرترین چیز در جهان چیست؟

تنها ۱ کهکشان از هر ۱۰ هزار کهکشان در نادرترین دسته قرار می گیرند: کهکشان های حلقه ای.

۹۹ درصد جهان را چه چیزی تشکیل می دهد؟

پلاسما

پلاسما، ماده فوق گرم که در آن الکترون ها از اتم ها جدا می شوند، بیش از ۹۹ ⁇ جهان قابل مشاهده را شامل می شود. در آسمان شب، پلاسما به شکل ستاره ها، سحابی ها و آرواره ها می درخشد.

اگر ماده تاریک به ماده برخورد کند چه اتفاقی می افتد؟

ذرات ماده تاریک می توانند به تمام اشکال دیگر ماده نفوذ کنند و به طور بالقوه بدون از دست دادن هیچ انرژی از سیاره ما عبور کنند. با این حال، تاثیر آن ها با ماده معمولی روی زمین ممکن است کمی آن ها را مختل کند و منجر به از دست رفتن انرژی شود.

می توانید ماده تاریک را ببینید یا لمس کنید؟

ما آن را ماده تاریک می نامیم چون نمی دانیم چیست و نمی توانیم آن را ببینیم یا لمس کنیم. بنابراین، از کجا بدانیم ماده تاریک وجود دارد؟ ما می توانیم اثرات آن را بر کهکشان ها و خوشه های کهکشان ها ببینیم. بدون ماده تاریک، کهکشان ها جرم کافی برای کنار هم ماندن نخواهند داشت – آن ها از هم جدا خواهند شد.

شبیه ساری ماده تاریک
شبیه سازی هاله ماده تاریک گرم با کهکشان تعبیه شده (سمت چپ) در مقابل نسخه هاله ماده تاریک سرد با همان مقدار جرم در ماده تاریک و معمولی. انرژی جنبشی بیشتر و سرعت بیشتر ذرات ماده تاریک منفرد در شبیه‌سازی WDM منجر به هاله‌ای پراکنده‌تر و ساب هاله‌های فروریخته کمتر (نقاط روشن کوچک اطراف کهکشان) می‌شود.

آیا انسان می تواند با ماده تاریک تعامل داشته باشد؟

ماده تاریک می تواند از تمام ماده جهان، از جمله انسان ها، بدون هیچ برخورد یا برهم کنشی عبور کند، به جز اثرات آن بر انحنای فضا – زمان. این ساختار مانند اتم ها یا مولکول های تاریک به هم نمی چسبد، خوشه ای نیست یا ساختاری را تشکیل نمی دهد.

منابع

https://scitechdaily.com

https://sanfordlab.org

https://www.forbes.com

https://www.psfc.mit.edu

https://bigthink.com

https://www.smithsonianmag.com

https://bigthink.com

https://www.forbes.com

https://www.sciencedaily.com

https://ui.adsabs.harvard.edu

https://physics.stackexchange.com

https://www.space.com/

https://www.popsci.com

https://science.nasa.gov

https://www.energy.gov

https://www.uu.edu

https://news.yale.edu

https://www.jpl.nasa.gov

https://www.livescience.com

https://wtamu.edu

https://www.symmetrymagazine.org

https://science.nasa.gov

http://www.differencebetween.net

https://chandra.harvard.edu

https://kipac.stanford.edu

https://www.livescience.com/

۰ ۰ رای ها
امتیازدهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
www.novin.com
Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Post Type Selectors

ماده تاریک: پرسش و پاسخ

فهرست