معمای پیچیده ماده تاریک

ساسان شادمان-روزنامه‌نگار

ماده تاریک (Dark Matter) یکی از اسرارآمیزترین مفاهیم در فیزیک و اخترشناسی است. این ماده به‌طور مستقیم قابل مشاهده نیست؛ زیرا با نور و امواج الکترومغناطیسی تعامل ندارد، اما شواهد زیادی برای وجود آن در دسترس است؛ به‌ویژه در نحوه تأثیرگذاری آن بر حرکت و توزیع کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی.

ماده تاریک چیست؟
نخستین و شاید گیج‌کننده‌ترین موضوع این است که پژوهشگران هنوز مطمئن نیستند که ماده تاریک دقیقاً چیست. در ابتدا، برخی دانشمندان حدس می‌زدند که این ماده، جرم گمشده در کیهان بوده و از ستارگان کوچک و کم‌نور و سیاه‌چاله‌ها تشکیل شده باشد؛ اما مشاهدات دقیق چنین اجرامی را نشان نداده تا تأثیر ماده تاریک را توجیه کنند. درحال حاضر، اصلی‌ترین نامزد برای توجیه ماده تاریک یک ذره فرضی به نام ذره سنگین با برهم‌کنش ضعیف (WIMP) است که به نوعی شبیه نوترون رفتار می‌کند، اما ۱۰ تا ۱۰۰برابر سنگین‌تر از پروتون است.

از کجا شروع شد؟
در دهه۱۹۳۰، یک ستاره‌شناس سوئیسی به نام «فریتس زویکی» متوجه شد که کهکشان‌ها در یک خوشه دوردست، با سرعتی بسیار بیشتر از آنچه باید با توجه به جرم مرئی خود داشته باشند، به دور یکدیگر درحال گردش هستند. او به این نتیجه رسید که یک ماده نادیده که او آن را «ماده تاریک» نامید، ممکن است به‌صورت گرانشی بر این کهکشان‌ها تأثیر بگذارد.

اکنون در چه مرحله‌ای هستیم؟
از آن زمان تاکنون، پژوهشگران تأیید کرده‌اند که این ماده اسرارآمیز در سراسر کیهان وجود دارد و موجودی آن 6برابر بیشتر از «ماده عادی» است که چیزهای معمولی مانند ستاره‌ها و انسان‌ها را تشکیل می‌دهد. با وجود مشاهده ماده تاریک در سراسر جهان، دانشمندان هنوز در مورد آن سردرگم هستند.

کجاست؟
به‌نظر می‌رسد که «ماده تاریک» باید در اطراف ما باشد؛ نامرئی و به سختی قابل تشخیص. پس چرا تاکنون هیچ‌کدام را پیدا نکرده‌ایم؟ اگرچه این ذرات تعامل زیادی با ماده معمولی ندارند، اما همیشه این احتمال اندک وجود دارد که یک ذره ماده تاریک بتواند هنگام حرکت در فضا، با یک ذره معمولی مانند پروتون یا الکترون برخورد کند؛ بنابراین پژوهشگران آزمایش‌های متعدد و بزرگی طراحی کرده‌اند تا تعداد زیادی از ذرات معمولی را در اعماق زمین بررسی کنند؛ جایی که از تشعشعات مزاحم محافظت می‌شود. مشکل اینجاست که پس از دهه‌ها جست‌وجو، هیچ‌کدام از این آشکارسازها کشف معتبری نداشته‌اند.

چقدر انرژی دارد؟
برخی از محققان بر این باور هستند که ماده تاریک درصورت کشف و استخراج می‌تواند به منبع بسیار عظیمی برای تأمین انرژی جهان تبدیل شود. با این حال، دانشمندان همچنان نمی‌دانند که چگونه می‌توان از ماده تاریک به‌عنوان یک منبع انرژی استفاده کرد؛ زیرا ماهیت دقیق آن هنوز مشخص نیست. از سوی دیگر حتی اگر ماده تاریک قابل شناسایی هم باشد، فناوری‌های لازم برای جمع‌آوری و تبدیل آن به انرژی در حال حاضر وجود ندارد. برای بهره‌برداری از انرژی در سطح کلان، به فناوری‌هایی نیاز داریم که هنوز توسعه پیدا نکرده‌اند.

مکث
موارد استفاده

توضیح درباره نیروی گرانشی غیرعادی
حل معماهای کیهان‌شناسی
تکمیل مدل استاندارد فیزیک
نحوه شکل‌گیری جهان
احتمال ارتباط با سایر پدیده‌های ناشناخته