منشأ ماده تاریک در جهان از کجاست؟

پژوهش‌گران ادعا نمی‌کنند «ماده تاریک» را یافته‌اند، اما می‌گویند پدیده‌هایی غیرمنتظره و توجیه‌نشدنی از داده‌های ناشی از این آزمایش‌ها منتج شده که منبع آن را نمی‌دانند. این نقطه عطف جدید می‌تواند نشانه کشف یک نوع «ذره زیر اتمی» تازه با روندی غیرقابل پیش‌بینی باشد که مستلزم تغییر اساسی درک علم فیزیک است.

این کشف جدید نتیجه همکاری در تست «زنون» است که پژوهش‌گران را از سراسر جهان برای ردیابی «ماده تاریک» گردهم آورده است. آن‌ها این آزمایش را که به «زنونیت» معروف است در اعماق زمین در ایتالیا انجام داده‌اند.

شاهد و مدرک وجود «ماده تاریک» بزرگ‌ترین نقطه عطف در علوم فضایی و فیزیکی جهان خواهد بود. هرچند فرض بر این است که «ماده تاریک» حدود 85 درصد مواد موجود در کائنات را تشکیل می‌دهد، اما هنوز وجود آن مستقیما ردیابی نشده است.

هدف آزمایش «زنونیت» این بود که وجود «ماده تاریک» را با پر کردن یک ردیاب با 3.2 تُن «زنون» خالص مایع که عنصری شیمیایی است، آزمایش کنند. اگر یک ذره زیر اتمی از میان این مایع عبور کند، از خود یک بارقه بسیار کوچک نور ایجاد می‌کند.

 

از آن‌جایی که بخش اعظم این فعل و انفعال توسط ذرات زیر اتمی شناخته شده صورت می‌گیرد، دانشمندان می‌توانند پیش‌بینی کنند چه میزان ذره زیر اتمی دیگر از محلول زنون عبور می‌کند که مدرکی خواهد بود دال بر نوعی حضور غیرمنتظره در علم فیزیک.

دانشمندان انتظار داشتند تعداد 232 رویداد از این قبیل را مشاهده کنند، اما داده‌هایشان حاکی از آن است که تعداد 53 رویداد فیزیکی افزون بر آن‌چه انتظار داشتند از آزمایش زنون نتیجه گرفته شده که پیش‌تر پیش‌بینی نشده بود.

هیچ پاسخ قطعی در مورد این که این بارقه‌های نور اضافی از کجا آمده وجود ندارد. اما برخی از کارشناسان می‌گویند این امر می‌تواند دیدگاه جدیدی در برخی جنبه‌های فراگیر علم فیزیک باز کند. برای مثال، فیزیک‌دانان می‌گویند این بارقه‌ها می‌تواند نتیجه وجود یک ذره زیر اتمی جدید باشد. موارد تشعشعات غیرمنتظره با آن چه از ذرات بنیادی فرضی موسوم به «اکسیون» هماهنگی دارد که می‌تواند از خورشید تولید شده باشد.

اکسیون‌های خورشیدی در رده احتمالی «ماده تاریک» قرار ندارند و کشف آن‌ها مدرکی حاکی از وجود آن نیست. اما این نخستین بار خواهد بود که دانشمندان یک رده جدید از ذرات زیر اتمی کشف می‌کنند که می‌تواند دانسته‌های موجود در فیزیک پایه و فرضیات فیزیک فضا را تحت تاثیر قرار دهد.

افزون بر این، این فرضیه وجود دارد که «اکسیون»‌های خورشیدی احتمالا در روز‌های نخست کهکشان منبع به وجود آمدن «ماده تاریک» بوده است. به همین دلیل کشف آن‌ها می‌تواند به درک منشاء این ماده مرموز کمک کند.

دانشمندن می‌گویند با توجه به این که رویداد‌های (تشعشعی) غیرمنتظره با اکسیون‌های خورشیدی هماهنگی دارند، این محتمل‌ترین توضیحی است که می‌توانند درمورد آن بدهند. البته یک در پنج هزار شانس آن وجود دارد که نتایج این آزمایش یک تلاطم تصادفی بوده باشد تا فرضیه (ماده تاریک)، اما به گفته پژوهش‌گران، دیگر توجیهات در این ارتباط نیز به همان میزان از نقطه نظر آمار قابل توجه است.

یک تئوری دیگر این است که رویداد‌های غیرمنتظره اضافی نتیجه عمل‌کرد «نوتریون»‌هایی است که تریلیون‌ها از آن در هر ثانیه از میان ما و هرچه در اطراف‌مان است می‌گذرند. نتیجه این آزمایش می‌تواند این باشد که درک ما از خصوصیات این ذرات زیر اتمی غلط است که مستلزم پایه‌گذاری شاخه جدیدی از علم فیزیک خواهد بود.

شاید پیش پاافتاده‌ترین توضیحی که می‌توان (درمورد پدیده‌های نورافشانی غیرمنتظره) داد، این است که این نتیجه صدای غیرمنتظره دستگاه ردیاب در متن آزمایش بوده که بیش از حد انتظار در درون خود ایزوتوپ «تریتیوم» جای داده بود. تنها حضور تعداد اندکی از چنین اتم‌هایی لازم است که موارد غیرمنتظره پرتوافشانی را توجیه کند. اما در عین حال این مقدار چنان کم است که نمی‌توان وجود یا عدم وجود آن‌ها را ردیابی کرد.

دانشمندان هم اکنون آزمایش «زنونیت» را برای مرحله بعدی ارتقا داده‌اند. این آزمایش که به «زنون ان تی» موسوم است، مخزن بزرگ‌تری برای زنون فعال در ردیاب خود داشته و می‌تواند داده‌های دقیق‌تر و خالص‌تری تولید کند.

پژوهش‌گران امیدوارند آزمایش‌های بعدی نشان دهد که آیا پدیده نورافشانی‌های غیرمنتظره، ناشی از آلودگی در ردیاب بوده یا آمار غلط، یا حقیقتا به خاطر وجود ذرات زیر اتمی یا عمل‌کردی که تاکنون ردیابی نشده و علم فیزیک هم از آن بی‌خبر است.

 

منیع: ایندیپندنت