فهرست مطالب:

آیا زندگی بر اساس ماده تاریک امکان پذیر است؟
آیا زندگی بر اساس ماده تاریک امکان پذیر است؟

تصویری: آیا زندگی بر اساس ماده تاریک امکان پذیر است؟

تصویری: آیا زندگی بر اساس ماده تاریک امکان پذیر است؟
تصویری: این مکان برج سکوت نامیده می شود و شما واقعاً نمی خواهید به آنجا برسید 2024, مارس
Anonim

اکثریت عظیم جرم در جهان ما نامرئی است. و مدتی است که فیزیکدانان در تلاش هستند تا بفهمند این توده گریزان چیست. اگر از ذرات ساخته شده باشد، امید این است که برخورد دهنده بزرگ هادرون بتواند ذره ای ماده تاریک تولید کند، یا اینکه تلسکوپ فضایی نشانه پرتو گامای گویا از برخوردهای ماده تاریک را ببیند. تا اینجا چیزی وجود ندارد. و این مشکل فیزیکدانان نظری را به فکر ایده های جدید وا می دارد.

تصویر
تصویر

در سال 2017، لیزا رندال، فیزیکدان نظری مشهور، یکی از باورنکردنی ترین احتمالات ماده تاریک را بررسی کرد. البته فرضی او به جای تلقی ماده تاریک به عنوان نوع خاصی از ذره، فرض کرد که ماده تاریک می‌تواند از یک خانواده کامل از ذرات تشکیل شده باشد که ستاره‌های تاریک، کهکشان‌های تاریک، سیارات تاریک و احتمالاً حیات تاریک را تشکیل می‌دهند. شیمی جهان تاریک می تواند به اندازه «شیمی منظم» خودمان غنی و متنوع باشد. اما همه چیز به این سادگی نیست.

مشکل ماده تاریک

جهان ما مکانی شگفت‌انگیز، هرچند غیرقابل درک است.

در طول چند دهه گذشته، ما متوجه شده ایم که 84.5 درصد از ماده موجود در کیهان را نمی توان دید. با توجه به نام مستعار نسبتاً ناخوشایند "ماده تاریک"، این ماده در حالتی است که در آن با ماده "عادی" تعامل ندارد. مانند انرژی تاریک، این چیزها "تاریک" هستند زیرا ما آنها را درک نمی کنیم.

اگر اکنون یک تکه ماده تاریک روی میز من وجود داشته باشد، هرگز از آن خبر نخواهم داشت. به طور کلی یک تکه ماده تاریک، به این ترتیب، نمی تواند روی میز من قرار گیرد. از روی میز می افتد و کف و پوسته زمین به چاه گرانش در هسته سیاره ما هجوم می آورند. یا به شکلی نامفهوم در فضا ناپدید می شود. ماده تاریک به قدری ضعیف با هر چیزی تعامل دارد که این قطعه به سادگی در ماده معمولی فرو می‌رود، گویی وجود ندارد.

در مقیاس کوچک، تجلی گرانشی ماده تاریک ناچیز است، اما در فواصل کیهانی حضور ماده تاریک به طور غیرمستقیم احساس می شود - می توان آن را به طور غیرمستقیم با اثر گرانشی آن بر روی خوشه های کهکشانی و تأثیر آن بر چرخش کهکشان ها مشاهده کرد. ما می دانیم که وجود دارد، ما به سادگی آن را نمی بینیم.

و ما نمی دانیم چیست، فقط می توانیم حدس بزنیم

ماده معمولی - که ماده باریونی نامیده می شود - از طریق نیروهای الکترومغناطیسی، گرانشی، قوی و ضعیف برهم کنش می کند. این نیروها انرژی را منتقل می کنند و به همه مواد ساختار می دهند. از سوی دیگر، ماده تاریک معمولاً به عنوان یک ابر بی شکل از "ماده" در نظر گرفته می شود که نمی تواند از طریق نیروهای الکترومغناطیسی ضعیف یا قوی برهم کنش داشته باشد. بنابراین، فرض بر این است که ماده تاریک "غیر باریونی" است. ماده غیر باریونی فقط می تواند حضور خود را به صورت گرانشی آشکار کند.

تصویر
تصویر

نامزد پیشرو در جستجوی ماده تاریک WIMP است، یک ذره عظیم با برهمکنش ضعیف. همانطور که از نام WIMP پیداست، این ذره فرضی با ماده عادی برهمکنش نمی کند - بنابراین باریونیک نیست.

مدل‌های کیهان‌شناسی تثبیت‌شده پیش‌بینی می‌کنند که ماده تاریک - مثلاً به شکل WIMP یا «اکسیون» - به جهان ما ساختار می‌بخشد و معمولاً به‌طور ساده «چسب» نامیده می‌شود که جهان ما را به عنوان یک کل نگه می‌دارد.

ستاره شناس ورا روبین با مشاهده چرخش کهکشان ها متوجه شد که بیشتر ماده موجود در کهکشان ها قابل مشاهده نیست. فقط درصد کمی قابل مشاهده است - ستاره ها، گاز و غبار. بقیه در هاله ای عظیم اما نامرئی از ماده تاریک پنهان می شوند.گویی کهکشان مرئی ما از ماده معمولی فقط یک کاپوت روی چرخ عظیمی از ماده تاریک است که بسیار فراتر از آن چیزی است که ما می توانیم ببینیم.

در مقاله ای که اخیراً منتشر شده است (2013)، راندال و همکارانش شکل پیچیده تری از ماده تاریک را ارائه کردند. به گفته آنها، هاله ماده تاریک کهکشان ما تنها از یک نوع جرم آمورف از ماده غیرباریونی تشکیل نشده است.

راندال می نویسد: «بسیار عجیب به نظر می رسد که فرض کنیم تمام ماده تاریک فقط از یک نوع ذره تشکیل شده است. "یک دانشمند بی طرف نباید اجازه دهد که ماده تاریک به اندازه ماده معمولی ما متنوع باشد."

یک "جهان سایه" غنی؟

همانطور که جهان مرئی ما توسط مدل استاندارد فیزیک اداره می شود - خانواده ای از ذرات و نیروها (شامل بوزون هیگز بدنام) و نیروها، آیا یک مدل غنی و متنوع از ذرات و نیروها ماده تاریک در هاله تاریک کهکشانی می تواند عمل کند؟

این تحقیق از منطق فرض تنوع غنی از فیزیک ناشناخته در بخش تاریک جهان پیروی می کند - بیایید آن را "جهان سایه" بنامیم - که به موازات جهان ما وجود دارد و همه پیچیدگی هایی را دارد که جهان مرئی ما ارائه می دهد.

اخترفیزیکدانان قبلاً پیشنهاد کرده بودند که "ستارگان تاریک" - ستارگان ساخته شده از ماده تاریک - ممکن است تا به امروز در جهان باستانی ما وجود داشته باشند. رندال استدلال می کند که اگر چنین باشد، شاید «سیاره های تاریک» شکل بگیرند. و اگر خانواده ای از ذرات ماده تاریک وجود داشته باشد که توسط نیروهای مستقر در بخش تاریک کنترل می شود، آیا این امر می تواند منجر به پیدایش شیمی پیچیده شود؟ و به زندگی؟

با این حال، اگر زندگی "تاریک" یا "سایه ای" موازی با جهان ما وجود داشته باشد، می توانید فراموش کنید که ما می توانیم آن را تشخیص دهیم.

زندگی سایه در سایه خواهد ماند

به نظر می رسد وسوسه انگیز است که از این فرضیه برای توضیح همه اسرار روزمره یا حتی ادعاهای ماوراء الطبیعه که علم نمی تواند آنها را مورد مناقشه یا حمایت قرار دهد، توضیح دهد. چه می‌شود اگر «ارواح» یا «نورهای آسمان» غیرقابل توضیح، مزخرفات موجودات تاریکی باشند که در پس همه چیز زندگی می‌کنند؟

در حالی که این منطق برای یک برنامه تلویزیونی یا فیلم خوب است، این موجودات تاریک در یک جهان سایه زندگی می کنند که کاملاً با ماده معمولی ناسازگار است. ذرات و نیروهای آنها هیچ تأثیری در جهان ما ندارند. شما می توانید این سطور را که روی کنده درختی در یک جنگل تاریک نشسته اید بخوانید و هرگز از آن مطلع نخواهید شد.

اما از آنجایی که ما با این جهان سایه در یک فضا-زمان همزیستی داریم - بدون ابعاد غیر ضروری یا چندجهانی - فقط یک سیگنال می تواند منتقل شود.

امواج گرانشی تنها در سال 2016 کشف شد و اولین تشخیص این امواج در فضازمان در اثر برخورد سیاهچاله ها ایجاد شد. کاملاً محتمل به نظر می رسد که بتوان امواج گرانشی را در بخش تاریک تشخیص داد، اما تنها قوی ترین رویدادهای کیهانی در بخش تاریک را می توان در انتهای سیم تشخیص داد.

در مجموع، تقریباً مطمئناً هرگز وجود موجودات بامزه ماده تاریک را اثبات نخواهیم کرد، اما رندال به یک نکته مهم اشاره می کند. وقتی منبع ماده تاریک را در نظر می گیریم، باید فراتر از تعصبات خود نگاه کنیم. بخش تاریک می تواند یک خانواده پیچیده از ذرات ماده تاریک و نیروهایی باشد که فراتر از آن چیزی است که ما می توانیم تصور کنیم.

توصیه شده: