ایران اکازیون:محققان روسی برای نخستین بار موفق به اندازه گیری مقدار ماده تاریکی که جهان در ۱۳.۷ میلیارد سال پیش در اثر بیگ بنگ از دست داد، شده‌اند. بر طبق محاسبات آنان، در حدود پنج درصد از ماده تاریک تقلیل یافته است.
به گزارش بیگ بنگ، این یافته می تواند نقش موثری در توضیح یکی از بزرگترین رازهای فیزیک ایفا کند: چرا جهان ما عملکرد نسبتا متفاوتی در مقایسه با سال های پس از بیگ بنگ دارد؟ یافته فوق می تواند بینش دانشمندان را در خصوص نحوه تکامل جهان در سال های آتی افزایش دهد. ایگور کاچف، محقق موسسه تحقیقات هسته‌ای در مسکو گفت: ناهمخوانی میان پارامترهای کیهان شناسی در جهان مدرن و جهان پس از بیگ بنگ را می توان با این واقعیت توضیح داد که حجم ماده تاریک کاهش پیدا کرده است. اکنون ما برای نخستین بار موفق به محاسبه میزان احتمالی ماده تاریک ِ از دست رفته شده ایم. اندازه این جز ناپایدار تخمین زده می شود.
راز ماده تاریک نخستین بار در دهه‌ی ۱۹۳۰ میلادی مطرح شد، زمانی که اختر فیزیکدانان و اخترشناسان مشاهده کردند، کهکشان ها به شیوه های عجیبی حرکت می کنند. اینطور به نظر می رسید که کهکشان ها تحت تاثیر گرانش زیادی قرار دارند، بسیار بیشتر از آن چیزی که بتوان با ماده مرئی(قابل مشاهده) و انرژی موجود در جهان به توضیحش پرداخت. این کشش گرانشی باید سرچشمه ای داشته باشد. به همین منظور، محققان نوع جدیدی از “ماده تاریک” را برای توصیف جرم غیرقابل مشاهده تعریف کرده‌اند. فرضیه فعلی اعلام میدارد که جهان از ۴.۹ درصد ماده عادی(چیزهایی که ما می توانیم ببینیم، مثل کهکشان ها و ستارگان و… )، ۲۶.۸ درصد ماده تاریک و ۶۸.۳ درصد انرژی تاریک( نوعی انرژی فرضی که در سرتاسر جهان گسترش یافته و احتمالا نقش مستقیمی در انبساط جهان داشته است) تشکیل یافته است.
اگرچه اکثر ماده پیش بینی شده در جهان واقعاً تاریک است، اما ماده تاریک همچنان ابهامات زیادی دارد. در واقع، دانشمندان هنوز در اثبات وجود ماده تاریک ناکام مانده‌اند. یکی از روش هایی که دانشمندان از آن برای مطالعه ماده تاریک استفاده می کنند، بررسی تابش زمینه ریزموج کیهانی(CMB) میباشد، که برخی آن را پژواک بیگ بنگ می نامند. تابش پس زمینه، تشعشعات گرمایی باقیمانده از بیگ بنگ است که دانشمندان از آن برای درک جهان اولیه و تازه متولد شده استفاده می کنند.
مشکل اینجاست که پارامترهای کیهان شناسی حاکم بر نحوه عملکرد جهان( از قبیل سرعت نور و شیوه عملکرد گرانش) در تابش پس زمینه کیهانی ظاهراً تفاوت های اندکی با پارامترهای موجود در جهان مدرن دارند. کاچف ضمن ارائه توضیحاتی خاطر نشان کرد: این تفاوت به طرز قابل توجهی بیشتر از حاشیه های خطا و خطاهای روشمند شناخته شده برای ما است. بنابراین، یا با نوعی خطای ناشناخته سر و کار داریم یا اینکه ترکیبات جهان گذشته تفاوت های بزرگی با جهان امروزی دارد.
یکی از فرضیه هایی که شاید توضیحی برای دلیل متفاوت بودن جهان پس از بیگ بنگ فراهم کند، فرضیه “ماده تاریک در حال فروپاشی” یا DDM است که بر اساس آن، ماده تاریک با روندی آهسته از جهان ناپدید می شود. و این همان چیزی است که کاچف و همکارانش در سطح ریاضی به تجزیه و تحلیل آن پرداخته اند. اینکه چه مقدار ماده تاریک از زمان پیدایش جهان از بین رفته، جای بحث و بررسی دارد.
محقق ارشد پروژه – دیمیتری گوربانوف – از موسسه تحقیقات هسته‌ای این چنین توضیح می دهد: “فرض کنید ماده تاریک از اجزای متعددی تشکیل یافته است، درست مثل ماده ای معمولی نظیر پروتون، الکترون، نوترون، نوترینو و فوتون. یکی از اجزا هم حاوی ذرات ناپایداری با عمر نسبتا طولانی میباشد. در زمان شکل گیری هیدروژن – صدها هزار سال پس از بیگ بنگ – آنها همچنان در جهان وجود دارند، اما اکنون (میلیارد ها سال بعد) ناپدید گشته و به نوترینو یا ذرات فرضی تبدیل شده‌اند. در این صورت، مقدار ماده تاریک در زمان شکل گیری هیدروژن با امروز فرق خواهد داشت.” تیم تحقیقاتی برای دستیابی به یک شکل به تحلیل داده های حاصل از مشاهدات تلسکوپ پلانک در CMB پرداخته و آن را با مدل های مختلف ماده تاریک مقایسه کرد.
آنان دریافتند که مدل DDM بطور دقیق داده های مشاهداتی موجود در جهان امروزی را ترسیم می کند و از برتری نسبی در مقایسه با سایر روشهایی که برای توضیح دلیل متفاوت بودن جهان در سال های نخست پیدایش استفاده می شوند، برخوردار است. این تیم توانست با مقایسه داده های تابش پس زمینه با مطالعات مشاهده محور امروزی از جهان و تصحیح خطا در اثرات کیهان شناسی متعدد، پژوهش ها را یک گام به سمت جلو ببرند. در پایان، تیم اظهار می کند که جهان از زمان بیگ بنگ در حدود ۲ تا ۵ درصد از میزان ماده تاریک خود را از دست داده است. یعنی میزان ماده تاریک در جهان ِ امروزی، پنج درصد کمتر از عصر نو ترکیب(Recombination) میباشد.
به گفته کاچف، ما هنوز قادر به ذکر دقیق سرعت فروپاشی این بخش ناپایدار نیستیم؛ شاید ماده تاریک هنوز هم روند تجزیه اش را ادامه می دهد، گرچه این روند می تواند مدل بسیار پیچیده و متفاوتی باشد. در کل، یافته ها نشان می دهد که ماده تاریک در طول زمان کاهش می یابد. این تحقیق می تواند گام موثر دیگری برای درک هرچه بهتر ماهیت ماده تاریک باشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review D منتشر شده است.
ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com
