ماده تاریک؛ آینه‌ی سیاه جهان ما؟

علی شاکر در ویرگول نوشت: یافته‌های جدید پژوهشگران، شواهد تازه‌ای از وجود ماده تاریک را ارائه می‌کند و احتمال وجود یک جهان شبیه به جهان ما را می‌دهد که از اتم ساخته نشده، اما تحت قوانین مشابهی اداره می‌شود.

علم امروز می‌تواند با استفاده از سازوکارهایی مثل جاذبه، برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی و برهم‌کنش‌های مرتبط با نیروی هسته‌ای ضعیف با ماده معمولی تعامل داشته باشد.

هنوز دقیقا نمی‌دانیم این ماده چیست، به همین دلیل فعلا نامش را «تاریک» گذاشته‌ایم؛ با این حال، شواهد علمی نشان می‌دهد که با نوع خاصی از «وجود» روبه‌رو هستیم.

مقاله اخیر بوداس و همکاران (Bodas & et al. 2024) جزئیات بیشتری از این ماده‌ی ناشناخته را روشن می‌کند.

در پهنه عظیم کیهان، ماده‌ای مرموز در بطن جهان می‌بافد، نامرئی اما با تأثیری عمیق. این ماده، که به عنوان ماده تاریک شناخته می‌شود، درک ما از جهان فیزیکی را به چالش می‌کشد و به دنیایی موازی و به لحاظ اندازه‌، مساوی با دنیای ما اشاره می‌کند.

جهانی با قوانین مشابه اما با ترکیبی کاملاً متفاوت. ماده تاریک، رازهای کیهانی، جهان آینه‌ای، تحقیقات اخترفیزیکی و قوانین جهانی، کلیدهایی هستند که درهای جدیدی را برای درک کیهان به روی ما می‌گشایند.

آینه‌ی تاریک

ماده تاریک، اصطلاحی است که برای نوعی هستی خاص و ناشناخته به کار می‌بریم. ماده‌ی تاریک، نور را نه ساطع می‌کند، نه جذب می‌کند و نه بازتاب می‌دهد اما به کمک ابزارهایی مثل عدسی گرانشی می‌توانیم وجود آن را درک کنیم.

این پدیده سال‌هاست که دانشمندان را متحیر کرده است؛ چون با وجود نامرئی بودن آن، وجودش از طریق تأثیرات گرانشی بر ماده قابل مشاهده، تابش و ساختار بزرگ‌مقیاس جهان استنتاج می‌شود.

پژوهش اخیرBodas & et al. (2024) به شکل عمیق‌تری به این ماده رازآلود می‌پردازد. طبق این یافته‌ها تقریباً مقادیر مساوی از ماده تاریک و معمولی وجود دارد که در تعادلی کیهانی، با هم شبیه آینه عمل می‌کنند. این تقارن ممکن است جهان تاریک را به عنوان انعکاسی از جهان خودمان توضیح دهد، جایی که مقادیر ماده در هر دو قلمرو معادل هم است.

ماده تاریک و ماده معمولی: یک تقارن کیهانی

موازنه‌ها بین جهان تاریک و قابل مشاهده فقط به مقادیر ماده محدود نمی‌شود. در جهان ما، نوترون‌ها و پروتون‌ها جرم‌های تقریباً یکسانی دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد اتم‌های پایدار و در نتیجه دنیای مادی را که با آن آشنا هستیم، تشکیل دهند.

این تعادل حیاتی است؛ بدون آن، اتم‌ها نمی‌توانستند تشکیل شوند و زندگی به شکلی که می‌شناسیم وجود نداشت. نظریه‌ی ماده‌ی تاریک آینه‌ای (Mirror Dark Matter) این تقارن را بررسی می‌کند و می‌گوید هر دو جهان از قوانین فیزیکی مشابهی پیروی می‌کنند، اما در گذر زمان به طور متفاوتی فرگشت (Evolution) پیدا کرده‌اند.

ادعای این نظریه به معنای بازتاب مستقیم در یک آینه کیهانی بی‌پایان نیست، بلکه این مفهوم به یک منشاء مشترک یا اصل فیزیکی بنیادی اشاره دارد که اکنون می‌دانیم واگرا شده است.

بگذارید تمثیلی بیاورم شاید کمی ساده‌تر شد این بحث؛ هستی را یک قرص نان تصور کنید. طبق نظریه‌ی ماده‌ی تاریک این نان به دو قسمت تقسیم شده که هر کدام در ساختار کلی با دیگری شبیه‌اند، اما در جزئیات و ظرافت‌ها تفاوت‌هایی دارند.

توسعه نظریه MDM

محققانی مانند Robert Foot (2007) و P. Ciarcelluti (2010) با نشان دادن چگونگی همخوانی نظریه MDM با طیف وسیعی از مشاهدات کیهانی، این موضوع را گسترش دادند. این "نسخه سایه‌ای" از ماده معمولی، وجود قلمروی وسیع و کاوش نشده از هستی را در موازات با جهان خودمان پیشنهاد می‌کند. این قلمرو، دنیایی پر از راز و رمز است که منتظر کشف شدن است.

پیچیدگی‌های جهان تاریک

مطالعات بیشتر در مورد ماده تاریک، پیچیدگی‌های فزاینده‌ای را آشکار می‌کند. برای مثال، برخی شواهد نشان می‌دهد که ماده تاریک ممکن است از ذرات مختلفی تشکیل شده باشد، که هر کدام خواص و رفتارهای منحصر به فرد خود را دارند.

آینده تحقیقات

در حالی که هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد ماده تاریک وجود دارد، تحقیقات در این زمینه به طور فزاینده‌ای در حال پیشرفت است. آزمایش‌های جدید و پیشرفته‌تر در حال طراحی و اجرا هستند تا به رمزگشایی از رازهای این ماده مرموز و جهان ناشناخته‌ای که در آن نهفته است، کمک کنند.

ماده تاریک یکی از بزرگترین رازهای علم مدرن است. با کاوش بیشتر در این قلمرو ناشناخته، ممکن است دریچه‌ای به سوی دنیایی جدید از فیزیک و درک عمیق‌تر از کیهان بگشاییم.

منابع:

· Bodas, A., Buen-Abad, M. A., Hook, A., & Sundrum, R. (2024). A Closer Look in the Mirror: Reflections on the Matter/Dark Matter Coincidence. arXiv preprint arXiv:2401.12286. https://arxiv.org/abs/2401.12286

· Ciarcelluti, P. (2010). COSMOLOGY WITH MIRROR DARK MATTER. International Journal of Modern Physics D, 19, 2151-2230. https://doi.org/10.1142/S0218271810018438.

Foot, R. (2007). MIRROR DARK MATTER. International Journal of Modern Physics A, 22, 4951-4957. https://doi.org/10.1142/S0217751X0703830X.