ماده تاریک، آیا واقعا وجود دارد؟

یادداشتی کوتاه در این باره

یادداشت زیر را درباره جُستار اشاره شده چند روز پیش از این برای این گاهنامه ی وابسته به حاکمیت پلید و دنباله روی هلند فرستاده بودم. اینکه از درج آن خودداری نموده اند، برایم از کم ترین اهمیت برخوردار است. به گمانم، دلیل آن، فرستادن یادداشت دیگری* در پیوند با رویدادهای لیبی بوده است که آن را نیز البته درج نکرده بودند. آن را هم درمی یابم و چندان اهمیتی ندارد. نتیجه ی آن دستِ کم این خواهد بود که چنانچه آدم های درستکار و باوجدانی تن به همکاری با این گاهنامه وابسته به سیاست های امپریالیستی داده اند، نان خود را جای دیگری جستجو کنند.

به هر رو، نکته در میان گذاشته شده در ای ـ میلم را اینجا درج می کنم:   

«... درباره ی این جُستار، نخست آنکه پژوهش تازه ای که به آن اشاره نموده اید، به نظرم چندان تازه هم نیست. درباره ی آنچه که «ماده تاریک» نامیده شده نیز دستِ کم از بیست سال پیش به این سو چیزهایی روشن شده و آنچنان مرموز نیست.

در برگردان شما، جایی چنین آمده است:

«هرچند که فرضیه رفتارهای پادگرانشی یک ذره شاید عجیب به‌نظر آید، اما به‌گفته‌هاجوکوویک این فرضیه ریشه‌های محکمی در جای‌جای فیزیک کوانتوم دوانده است. مثلاً مدت‌هاست مشخص شده که ذرات می‌توانند آنچنان در اطراف هم تجمع کنند که یک «دوقطبی الکتریکی» را تشکیل دهند؛ ماده‌ای که یک طرفش را ذرات مثبت و طرف دیگرش را ذرات منفی تشکیل داده است.»

از دید من، لزوما نیازی به فرضیه «دوقطبی الکتریکی» نیست. بجای آن می توان شرایطی چون «پلاسما» را در نظر گرفت که در آن اتم ها و مولکول های شکسته شده در شرایطی ناپایدار و پیوسته دگرگون شونده در کنار یکدیگر قرار می گیرند. در «ماده تاریک» پیرامون سیاهچاله ها نیز شرایطی مانند «پلاسما» که ماده و پادماده با یکدیگر پیوسته برخورد می کنند، هستی دارد. هستی پادماده ها که اکنون روشن شده پیرامون کره زمین نیز یافت می شوند، امکان هستی جهان هایی از گونه ای رویاروی (متضاد) جهان ما را نشان می دهد. از سوی دیگر با کشفیات تازه در زمینه های گوناگون دانش و از آن میان مدل های ریاضی، ثابت شده که ساختار «ماده» به مفهوم فراگیر آن (دربرگیرنده پادماده ها) پیچیده تر از آن چیزی است که تا چندی پیش با افزودن بعد فضا به سه بعد دیگر مکان، چهار بعدی انگاشته می شد. سخن از جهانی شش بعدی یا بیش تر و نیز تودرتوست. در یک نمونه ی ساده شده چیزی مانند لایه های پیازی بسیار پیچیده و تودرتوست که جهان شناخته شده ی ما یکسوی سطح یکی از لایه های آن است و سطح دیگر دربرگیرنده ی جهانی بر بنیاد پادماده است.

از دید من، سیاهچاله ها و «ماده تاریک» پیرامون آنها فضاهایی است که از جهان مادی ما به جهان پادمادی آن سوی "لایه پیاز" راه دارد. گرچه برای کوتاه تر شدن نوشته، من آن را ساده کرده ام. برای دریافت بهتر جُستار می توان «نوار موبیوس» و «توپولوژی» ویژه آن را درنظر گرفت.

با مهر    ب. الف. بزرگمهر»

* چندان خوشحال نباشید! ، ب. الف. بزرگمهر، دوم شهریور ۱۳۹۰

http://behzadbozorgmehr.blogspot.com/2011/08/blog-post_24.html

||||||||||||||||||||

ماده تاریک، آیا واقعا وجود دارد؟

براساس پژوهشی جدید، احتمال دارد اصلاً ماده‌ مرموزی که به‌عنوان «ماده تاریک» شناخته می‌شود، در واقع یک فریب فیزیکی حاصل از فعل و انفعالات گرانشی مابین جفت‌های ناپایدار ماده/ پادماده باشد.

تصور معمول بر این بوده و هست که ماده تاریک، حدود یک‌چهارم از جرم جهان هستی را به خود اختصاص داده است. این فرضیه نخستین‌بار در سال 1933 میلادی، به‌منظور توضیح سرعت بالای کهکشان‌های واقع در نواحی بیرونی خوشه‌های کهکشانی ارائه شد. چراکه با درنظرگرفتن جرم مرئی آن‌ها، چنین رفتاری برای این کهکشان‌ها دور از انتظار می‌نمود. ضمناً از آنجا که جرم ظاهری این خوشه‌ها برای حفظ مدار کهکشان‌های بیرونی‌شان کفایت نمی‌کرد، با توجه به چنین سرعت‌هایی، انتظار می‌رفت این کهکشان‌های بخت‌برگشته تاکنون از قلمرو خوشه به بیرون پرتاب شده باشند، حال‌آن که چنین نیست. از این‌رو فیزیکدانان گفتند امکان دارد این هیولاهای کیهانی، با هاله‌ای از ماده‌ای نامرئی (اما سنگین) احاطه شده باشند. ماده تاریک، نیاز به این جرم اضافی را برطرف می‌کرد که میدان گرانشی‌اش برای نگهداری از این کهکشان‌ها کفایت می‌کرد.

در پژوهشی که به‌تازگی صورت گرفته، فیزیکدانی به‌نام «دراگان هاجوکوویک» (Dragan Hajdukovic) از مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) در کشور سوئیس، توجیهی کاملاً متفاوت از رفتارهای نامتعارف کیهانی را پیشنهاد کرده که به قول خود هاجوکوویک، اساس این فرضیه بر پدیده «قطبیدگی گرانشی خلأ کوانتومی» استوار است.

خلائی که پر از ذرات مجازی است

خلاء کوانتومی، نامی است که فیزیکدانان به همان خلائی که ما می‌شناسیم اطلاق می‌کنند. در چهارچوب قوانین کوانتومی، فضای خلاء آنقدرها هم از همه‌چیز خالی نیست، بلکه در واقع این پیوستار تهی، دریای پرجوش و خروشی از «ماده/ پادماده‌های مجازی» است که دائماً از «هیچ» بیرون می‌جهند و دوباره در آن شیرجه می‌زنند و «نابود» می‌شوند.

پادماده، ذره‌ای انعکاسی از ماده معمولی است. مثلاً یک پادپروتون، نسخه‌ای مشابه اما با بار منفی از پروتون است که یکی از بنیان‌های سازنده اتم محسوب می‌شود. وقتی‌که ماده و پادماده به‌هم برمی‌خورند، طی یک گسیل آنی انرژی، همدیگر را نابود می‌کنند. ذرات مجازی، بی‌اختیار از خلاء کوانتومی متولد می‌شوند و چنان سریع همدیگر را نابود می‌کنند که امکان مشاهده مستقیم‌شان هرگز فراهم نمی‌شود.

در مدل پیشنهادی هاجوکوویک، این احتمال مطرح می‌شود که چه می‌شد اگر جفت‌های ماده/ پادماده، نه‌تنها در بار الکتریکی که در خواص گرانشی‌شان هم رفتاری مخالف باهم از خود نشان دهند؛ احتمالی که در گذشته هم البته مطرح شده بود. او می‌گوید: «اکثر نظریات فیزیکی، تنها یک بار گرانشی را در نظر می‌گیرند، حال‌آنکه من فرض را بر این می‌گیرم که دو نوع بار گرانشی وجود دارد.»

بر اساس این ایده که به تفصیل در شماره فعلی نشریه علمی Astrophysics and Space Science انتشار یافته، ماده دارای بار مثبت گرانشی و پادماده برعکس، دارای بار منفی گرانشی است. این بدین‌معناست که ماده و پادماده از حیث گرانشی همدیگر را دفع می‌کنند، به‌گونه‌ای‌که یک جسم متشکل از پادماده، در مواجهه با میدان گرانشی زمین- که جسمی متشکل از ماده محسوب می‌شود- خواهد گریخت. البته از آنجا که دافعه گرانشی به مراتب از دافعه الکتریکی ضعیف‌تر است، امکان برخورد ماده- پادماده در این فرضیه رد نمی‌شود.

چگونه کهکشان‌ها با نیروی جاذبه همدیگر را دفع می‌کنند؟

هرچند که فرضیه رفتارهای پادگرانشی یک ذره شاید عجیب به‌نظر آید، اما به‌گفته‌هاجوکوویک این فرضیه ریشه‌های محکمی در جای‌جای فیزیک کوانتوم دوانده است. مثلاً مدت‌هاست مشخص شده که ذرات می‌توانند آنچنان در اطراف هم تجمع کنند که یک «دوقطبی الکتریکی» را تشکیل دهند؛ ماده‌ای که یک طرفش را ذرات مثبت و طرف دیگرش را ذرات منفی تشکیل داده است. طبق این فرضیه بایستی شمار فراوانی از این دوقطبی‌های الکتریکی، توسط ذرات مجازی در هر حجم مشخصی از خلاّء ایجاد شوند. جهت‌گیری کلیه این دوقطبی‌ها کاملاً تصادفی است؛ درست مثل دریایی از عقربه‌های قطب‌نمای سرگردان، اما اگرچنان‌چه دوقطبی‌ها در حضور یک میدان الکتریکی به‌وجود آیند، بی‌معطلی هم‌جهت با میدان مزبور می‌شوند.

طبق نظریه میدان کوانتومی، این جهت‌گیری پرسرعت دوقطبی‌های الکتریکی که به «قطبیدگی» مشهور است، خودش میدان الکتریکی ثانویه‌ای تولید می‌کند که با میدان اولیه درهم‌آمیخته است و تقویتش می‌کند.

اجوجوویک معتقد است اتفاق مشابهی هم دقیقاً برای نیروی گرانش رخ می‌دهد. یعنی واقعاً اگر ذرات مجازی ماده و پادماده دارای بار مخالف گرانشی باشند، آنگاه حضور دوقطبی‌های گرانشی تصادفی را هم در فضا باید انتظار داشت. اگرچنان‌چه این دوقطبی‌های گرانشی در نزدیکی یک کهکشان- و عموماً جسم سنگینی که میدان گرانشی وسیعی را تحت سلطه خود دارد- ایجاد شوند، انتظار می‌رود همگی‌شان قطبیده شوند.

قطبیدگی گرانشی، منجر به تولید میدان گرانشی ثانویه‌ای خواهد شد که پس از ادغام با میدان اولیه، بر نیروی جاذبه آن کهکشان می‌افزاید. هاجوکوویک می‌گوید: «فرضیه من، میدان گرانشی کهکشان‌ها را قوی‌تر [از آن‌چه هستند] در نظر می‌گیرد، آن‌هم بدون نیاز به ماده تاریک.»

مدارکی برای وجود ماده تاریک

«دیوید ایوانز» (David Evans) از دانشگاه بیرمنگام، فیزیکدانی است که فرضیه هاجوکوویک را «مشق نظری جذابی» می‌نامد، اما می‌گوید هنوز حاضر به انکار ماده تاریک نیست. او که رهبر یک تیم انگلیسی فعال در حس‌گر ALICE، واقع در شتاب‌دهنده LHC است. او می‌گوید: «مدارک وجود ماده تاریک هم‌اکنون فوق‌العاده متقاعدکننده‌اند.» مثلاً در سال 2006، ستاره‌شناسان موفق به تهیه تصویری از دو خوشه برخوردی از کهکشان‌ها موسوم به «خوشه بولت» شدند که به‌روشنی نشان از تفکیک ماده معمولی و ماده تاریک می‌دهد. پدیده‌ای مشابه همچنین طی تابستان سال جاری در «خوشه کهکشانی پاندورا» گزارش شد.

هاجوکوویک هم‌اکنون مشغول کار روی فرضیه خود است تا موفق به توجیه مشاهدات این‌چنینی بشود. به‌گفته خود او، محاسبات اولیه‌اش نشان می‌دهند که «آن‌چه در خوشه بولت و اخیراً در خوشه پاندورا دیده شده را شاید بتوان در چارچوب فرضیه قطبیدگی گرانشی خلأ کوانتومی توجیه کرد».

«مایکل دوزر» (Michael Doser)، از فیزیکدانان CERN، هرچند قبول دارد که فرضیه هاجوکوویک اندکی خارج از عرف معمول است، اما بلافاصله هم آن را رد نمی‌کند و می‌گوید: «عقیده مرسوم، هنوز موفق به اثبات ذرات احتمالی سازنده ماده تاریک نشده است و لذا در این بین، بررسی گستره وسیعی از فرضیاتی که با داده‌های موجود هماهنگی دارند، امری کاملاً رواست.»

دوزر از اعضای آزمایش AEgIS وابسته به CERN است؛ آزمایشی که هدف از انجام آن، محاسبه بار گرانشی اتم پادهیدروژن است و از این‌رو در نهایت معلوم می‌کند آیا ماده و پادماده باید اصولاً از حیث گرانشی همدیگر را دفع کنند یا نه. وی می‌گوید: «در این چند ساله قطعاً بایستی تکلیف خودمان را مشخص کرده و در موضع انکار یا قبول فرضیه هاجوکوویک قرار گیریم.»

کر تان (Ker Than)

برگردان:

احسان سنایی

http://radiozamaneh.com/science/2011/09/03/6690

پانویس:

منبع: National Geographic

توضیح تصویر:

این تصویر از خوشه بولت، در ردیف متقاعدکننده‌ترین مدارک موجود در خصوص ماهیت ذره‌ایِ ماده تاریک است. توده آبی‌رنگ، تجمع جرم دو خوشه کهکشانی برخوردی را به‌کمک محاسبات تلسکوپ فضایی هابل نشان می‌دهد و توده قرمزرنگ هم حاکی از نواحی تجمع گاز داغ میان‌کهکشانی است که در جریان مشاهدات تلسکوپ فضایی پرتو ایکس چاندرا به دست آمده است. به عبارت دیگر این عکس نشان می‌دهد ذرات سازنده ماده تاریک، پس از برخورد دو خوشه به همدیگر و توقف گاز گدازان پرکننده فضای مابین کهکشان‌هایشان، همچون دو روح و بی‌هیچ اصطکاکی از میان گازها گذشته‌اند / منبع: STScI, U. Arizona, CfA, CXC, NASA