هندسة الحياة

مدونة مهتمة بنقل المعرفة من لغات العالم الى اللغة العربية

آخر الأخبار

جاري التحميل ...

أكبر 11 سؤالا لم تتم الإجابة عليها حول المادة المظلمة Dark Matter

 

أكبر 11 سؤالا لم تتم الإجابة عليها حول المادة المظلمة

في الثلاثينيات من القرن الماضي ، لاحظ عالم فلك سويسري يُدعى فريتز زويكي أن المجرات الموجودة في عنقود بعيد كانت تدور حول بعضها البعض بشكل أسرع بكثير مما كان ينبغي إعطاؤه للكتلة المرئية. لقد اقترح أن مادة غير مرئية ، والتي أسماها المادة المظلمة ، قد تجذب الجاذبية على هذه المجرات.

منذ ذلك الحين ، أكد الباحثون أن هذه المادة الغامضة يمكن العثور عليها في جميع أنحاء الكون ، وأنها أكثر وفرة بست مرات من المادة الطبيعية التي تشكل الأشياء العادية مثل النجوم والأشخاص. ومع ذلك ، على الرغم من رؤية المادة المظلمة في جميع أنحاء الكون ، لا يزال العلماء في الغالب يخدشون رؤوسهم. فيما يلي أكبر 11 سؤالًا بدون إجابة حول المادة المظلمة.

ما هي المادة المظلمة؟

أولاً ، وربما الأكثر إرباكًا ، يظل الباحثون غير متأكدين بشأن ماهية المادة المظلمة بالضبط. في الأصل ، توقع بعض العلماء أن الكتلة المفقودة في الكون تتكون من نجوم صغيرة باهتة وثقوب سوداء ، على الرغم من أن الملاحظات التفصيلية لم تكشف عن مثل هذه الأجسام بما يكفي لتفسير تأثير المادة المظلمة ، كما فعل الفيزيائي دون لينكولن من وزارة الخارجية الأمريكية. كتب Fermilab من Energy سابقًا لـ Live Science . إن المنافس الرئيسي الحالي لغطاء المادة المظلمة هو جسيم افتراضي يسمى الجسيم الضخم المتفاعل الضعيف ، أو WIMP ، والذي يتصرف نوعًا ما مثل النيوترون باستثناء أنه سيكون أثقل من 10 إلى 100 مرة من البروتون ، كما كتب لينكولن. ومع ذلك ، أدى هذا التخمين إلى المزيد من الأسئلة - على سبيل المثال ...

هل يمكننا اكتشاف المادة المظلمة؟

إذا كانت المادة المظلمة مصنوعة من WIMPs ، فيجب أن تكون في كل مكان حولنا ، وغير مرئية وبالكاد يمكن اكتشافها. فلماذا لم نعثر على أي منها بعد؟ على الرغم من أنهم لن يتفاعلوا مع المادة العادية كثيرًا ، إلا أن هناك دائمًا فرصة ضئيلة لأن يصطدم جسيم المادة المظلمة بجسيم عادي مثل البروتون أو الإلكترون أثناء انتقاله عبر الفضاء. لذلك ، قام الباحثون ببناء تجربة بعد تجربة لدراسة أعداد هائلة من الجسيمات العادية في أعماق الأرض ، حيث يتم حمايتها من الإشعاع المتداخل الذي يمكن أن يحاكي تصادم المادة المظلمة والجسيمات. المشكلة؟ بعد عقود من البحث ، لم يكتشف أي من هذه الكواشف اكتشافًا موثوقًا به. في وقت سابق من هذا العام ، أبلغت تجربة PandaX الصينية عن أحدث عدم اكتشاف WIMP. يبدو من المحتمل أن جسيمات المادة المظلمة أصغر بكثير من جزيئات WIMPs 

هل تتكون المادة المظلمة من أكثر من جسيم؟

تتكون المادة العادية من جسيمات يومية مثل البروتونات والإلكترونات ، بالإضافة إلى حديقة حيوانات كاملة من الجسيمات الأكثر غرابة مثل النيوترينوات والميونات والبيونات. لذلك ، تساءل بعض الباحثين عما إذا كانت المادة المظلمة ، التي تشكل 85٪ من المادة في الكون ، قد تكون معقدة أيضًا. قال الفيزيائي أندري كاتز من جامعة هارفارد لموقع ProfoundSpace.org ، الموقع الشقيق لـ Live Science: "لا يوجد سبب وجيه لافتراض أن كل المادة المظلمة في الكون تتكون من نوع واحد من الجسيمات" قال كاتز إن البروتونات المظلمة يمكن أن تتحد مع الإلكترونات المظلمة لتكوين ذرات مظلمة ، مما ينتج عنه تكوينات متنوعة ومثيرة للاهتمام كتلك الموجودة في العالم المرئي. في حين تم تخيل مثل هذه المقترحات بشكل متزايد في مختبرات الفيزياء ، فإن اكتشاف طريقة لتأكيدها أو نفيها قد استعصى على العلماء حتى الآن.كواركات وميونات غريبة ، يا إلهي! أصغر جسيمات الطبيعة تشريح ]

هل قوى الظلام موجودة؟


إلى جانب الجسيمات الإضافية للمادة المظلمة ، هناك احتمال أن تتعرض المادة المظلمة لقوى مماثلة لتلك التي تشعر بها المادة العادية. قام بعض الباحثين بالبحث عن "الفوتونات المظلمة" ، والتي من شأنها أن تكون مثل الفوتونات المتبادلة بين الجسيمات العادية التي تؤدي إلى نشوء القوة الكهرومغناطيسية ، إلا أنها ستشعر بها جسيمات المادة المظلمة فقط. يستعد الفيزيائيون في إيطاليا لتحطيم شعاع من الإلكترونات وجسيماتها المضادة ، المعروفة باسم البوزيترونات ، في الماس ، كما ذكرت Live Science سابقًا . في حالة  وجود الفوتونات المظلمة ، يمكن لأزواج الإلكترون والبوزيترون أن تبيد وتنتج أحد الجسيمات الغريبة الحاملة للقوة ، مما قد يؤدي إلى فتح قطاع جديد تمامًا من الكون.

هل يمكن صنع المادة المظلمة من الأكسيونات؟

مع تزايد حب علماء الفيزياء للـ WIMPs ، بدأت جسيمات المادة المظلمة الأخرى في اكتساب شهرة. أحد البدائل الرئيسية هو جسيم افتراضي يُعرف باسم الأكسيون ، والذي سيكون خفيفًا للغاية ، ربما يكون أقل من 10 مرفوعًا إلى القوة 31 أقل كتلة من البروتون. يتم الآن البحث عن أكسيونات في تجارب قليلة. أثارت عمليات المحاكاة الحاسوبية الحديثة احتمال أن تشكل هذه المحاور أجسامًا شبيهة بالنجوم ، والتي قد تنتج إشعاعات قابلة للاكتشاف تشبه إلى حد بعيد الظواهر الغامضة المعروفة باسم انفجارات الراديو السريعة ، كما ذكرت Live Science سابقًا

ما هي خواص المادة المظلمة؟


اكتشف علماء الفلك المادة المظلمة من خلال تفاعلات الجاذبية مع المادة العادية ، مما يشير إلى أن هذه هي طريقتها الرئيسية لإعلان وجودها في الكون. ولكن عند محاولة فهم الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة ، فإن الباحثين ليس لديهم سوى القليل مما يمكنهم فعله. وفقًا لبعض النظريات ، يجب أن تكون جسيمات المادة المظلمة جسيمات مضادة لها ، مما يعني أن جسيمين من المادة المظلمة سوف يهلكان مع بعضهما البعض عندما يلتقيان. كانت تجربة مطياف ألفا المغناطيسي (AMS) في محطة الفضاء الدولية تبحث عن علامات منبهة لهذا الفناء منذ عام 2011 وقد اكتشفت بالفعل مئات الآلاف من الأحداث. لا يزال العلماء غير متأكدين مما إذا كانت هذه تأتي من المادة المظلمة ، ولا يزال يتعين على الإشارة مساعدتهم في تحديد ماهية المادة المظلمة بالضبط.

هل المادة المظلمة موجودة في كل مجرة؟


غالبًا ما يُقال إن المادة المظلمة هي القوة المسيطرة التي تنظم الهياكل الكبيرة مثل المجرات والعناقيد المجرية ، نظرًا لأنها تفوق بشكل كبير المادة العادية. لذلك ، كان من الغريب أن أعلن علماء الفلك ، في وقت سابق من هذا العام ، أنهم عثروا على مجرة ​​تسمى NGC 1052-DF2 يبدو أنها لا تحتوي على أي مادة مظلمة على الإطلاق. قال بيتر فان دوكوم من جامعة ييل لموقع ProfoundSpace.org في ذلك الوقت: "من الواضح أن المادة المظلمة ليست شرطًا لتشكيل مجرة" ومع ذلك ، خلال الصيف ، نشر فريق منفصل تحليلاً يشير إلى أن فريق فان دوكوم قد أخطأ في قياس المسافة إلى المجرة ، مما يعني أن المادة المرئية كانت أضعف بكثير وأخف من النتائج الأولى وأن كتلتها كانت في المادة المظلمة أكثر مما كانت عليه. اقترح سابقا.

ما الأمر مع نتائج DAMA / LIBRA؟

تمثل النتائج المحيرة لتجربة أوروبية تُعرف باسم DAMA / LIBRA لغزًا قديمًا في فيزياء الجسيمات. هذا الكاشف - الموجود في منجم تحت الأرض أسفل جبل غران ساسو في إيطاليا - كان يبحث عن تذبذب دوري في جسيمات المادة المظلمة. يجب أن ينشأ هذا التذبذب عندما تتحرك الأرض في مدارها حول الشمس أثناء الطيران عبر التيار المجري للمادة المظلمة المحيطة بنظامنا الشمسي ، والتي تسمى أحيانًا رياح المادة المظلمة. منذ عام 1997 ، ادعت DAMA / LIBRA أنها ترى هذه الإشارة بالضبط ، على الرغم من عدم رؤية أي تجربة أخرى مثل هذا.  

هل يمكن أن تحتوي المادة المظلمة على شحنة كهربائية؟

قادت إشارة من بداية الزمن بعض علماء الفيزياء إلى اقتراح أن المادة المظلمة قد تحتوي على شحنة كهربائية. تم إصدار إشعاع بطول موجي يبلغ 21 سم من النجوم في بداية الكون ، بعد 180 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. ثم تم امتصاصه بواسطة الهيدروجين البارد الذي كان موجودًا في نفس الوقت. عندما تم اكتشاف هذا الإشعاع في فبراير من هذا العام ، أشار توقيعه إلى أن الهيدروجين كان أكثر برودة مما توقع العلماء. افترض عالم الفيزياء الفلكية جوليان مونيوز Julian Muñoz من جامعة هارفارد أن المادة المظلمة بشحنة كهربائية يمكن أن تسحب الحرارة بعيدًا عن الهيدروجين المنتشر بالكامل ، مثل مكعبات الثلج التي تطفو في عصير الليمون ،  لكن التخمين لم يتأكد بعد.

هل يمكن للجسيمات العادية أن تتحلل إلى مادة مظلمة؟


النيوترونات هي جسيمات مادة عادية ذات عمر محدود. بعد حوالي 14.5 دقيقة ، يتحلل نيوترون منفرد غير مرتبط من ذرة إلى بروتون وإلكترون ونيوترينو. لكن اثنين من الإعدادات التجريبية المختلفة تعطي عمرًا مختلفًا قليلاً لهذا الاضمحلال ، مع وجود تناقض بينهما حوالي 9 ثوانٍ ، وفقًا للتجارب التي تم الاستشهاد بها في دراسة يوليو في مجلة Physical Review Lettersفي وقت سابق من هذا العام ، اقترح علماء الفيزياء أنه إذا كانت بعض النيوترونات تتحلل إلى جسيمات مادة مظلمة بنسبة 1 في المائة من الوقت ، فيمكن أن يفسر هذا الشذوذ. راقب كريستوفر موريس من مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو وفريقه النيوترونات بحثًا عن إشارة يمكن أن تكون مادة مظلمة ولكنها لم تكن قادرة على اكتشاف أي شيء. وأشاروا إلى أن سيناريوهات الاضمحلال الأخرى قد تظل ممكنة ، وفقًا للدراسة

هل المادة المظلمة موجودة بالفعل؟

نظرًا للصعوبات التي واجهها العلماء في محاولة اكتشاف وشرح المادة المظلمة ، قد يتساءل السائل العقلاني عما إذا كانوا يفعلون ذلك بشكل خاطئ. لسنوات عديدة ، دفعت أقلية صاخبة من علماء الفيزياء بفكرة أنه ربما تكون نظرياتنا عن الجاذبية خاطئة ببساطة ، وأن القوة الأساسية تعمل بشكل مختلف على نطاقات كبيرة عما نتوقع. غالبًا ما تُعرف هذه الاقتراحات باسم "الديناميكيات النيوتونية المعدلة" أو نماذج MOND ، وتفترض هذه الاقتراحات أنه لا توجد مادة مظلمة وأن السرعات فائقة السرعة التي تُرى فيها النجوم والمجرات تدور حول بعضها البعض هي نتيجة لسلوك الجاذبية بطرق مدهشة. كتب الفيزيائي دون لينكولن في شرح لـ Live Science: "لا تزال المادة المظلمة نموذجًا غير مؤكد"ومع ذلك ، فإن المنتقدين لم يقنعوا المجال الأكبر بأفكارهم. وما هو أحدث دليل؟ كما يشير إلى أن المادة المظلمة حقيقية 

عن الكاتب

Life engineering

التعليقات


اتصل بنا

إذا أعجبك محتوى مدونتنا نتمنى البقاء على تواصل دائم ، فقط قم بإدخال بريدك الإلكتروني للإشتراك في بريد المدونة السريع ليصلك جديد المدونة أولاً بأول ، كما يمكنك إرسال رساله بالضغط على الزر المجاور ...

جميع الحقوق محفوظة

هندسة الحياة