آیا ماده تاریک از ریزسیاهچاله ها درست شده؟

* ماده ی تاریک، این جوهره ی نادینی و رازگونه که بیشتر کیهان مادی را ساخته، شاید خود را در سیاهچاله های میکروسکوپی پنهان کرده باشد؛ این ادعاییست که گروهی از اخترفیزیکدانان روسی آن را مطرح کرده اند.

«با سپاس از مهران عزیز برای یاری در برگردان این مطلب»
هنوز هیچ کس از چیستیِ ماده ی تاریک آگاهی ندارد. ولی دانشمندان به وجودش باور قطعی دارند، زیرا گرانشی که کهکشان ها و دیگر ساختارهای بزرگ-مفیاس را در کنار هم نگاه داشته بیش از آنست که تنها به پای ماده ی دیدارپذیرِ موجود در کیهان گذاشته شود.
ماده ی تاریک یک ماده ی نادیدنی است که هیچ نوری را نه جذب می کند و نه می تاباند ولی با برهم کنش گرانشی که با ماده ی معمولی انجام می دهد، وجود خود را آشکار می کند. این تصویر از کیهان تاریک، پراکندگی (توزیع) ماده ی تاریک در کیهان را نشان می دهد که با یک الگوریتم نوین و رزولوشن بالا در بنیاد فیزیک ذرات و کیهان شناسی کاولی در دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه شتاب دهنده ی ملی SLAC همانندسازی شده. اندازه ی بزرگ تر و با کیفیت بهتر
اخترشناسان چندین دهه است که با بهره از آشکارسازهای زمینی و فضایی در پی شکار ماده ی تاریکند. بر پایه ی فرضیه‌ی تازه ای که از سوی دو اخترفیزیکدان به نام های ویاچسلاو داکوچایف و یوری اروشنکو از بنیاد پژوهش های هسته ای در آکادمی علوم روسیه در مسکو ارایه شده، ماده ی تاریک می تواند از اتم هایی تشکیل شده باشد که در واقع هر یک، سیاهچاله ای میکروسکوپی (یا کوانتومی) هستند [اتم های سیاهچاله ای کوانتومی].

این برداشت چیز کاملا تازه ای نیست؛ دیگرانی هم پیشنهاد داده بوده اند که ماده ی تاریک می تواند از گونه های مختلف سیاهچاله های مینیاتوری ساخته شده باشد، و از همین رو به این نام خوانده می شود چرا که ظاهرا هیچ نوری را نه می‌درآشامد (جذب می کند) و نه می گسیلد، و بنابراین نمی توان آن را مستقیما با تلسکوپ مشاهده کرد.

فیزیکدانان همچنین دیرزمانیست بر این باورند که سیاهچاله های میکروسکوپی می بایست در آغاز کیهان هم وجود می‌داشته‌اند، زیرا نوسان های کوانتومی که درست پس از مهبانگ در چگالی ماده روی داد به شکل گیری مناطقی از فضا انجامید که به اندازه ی کافی چگال بودند تا به چنین سیاهچاله های ریزی اجازه ی شکل گیری دهند.

به باور برخی از پژوهشگران، کیهان هنوز هم می تواند پر از این "سیاهچاله های آغازین" باشد.

"فریدمون"های اسرارآمیز
این پژوهش تازه که به رهبری داکوچایف و اروشنکو انجام شده، احتمال وجود گونه ی تازه ای از سیاهچاله های کوانتومی را پیشنهاد می کند: چیزهای به نام اتم های سیاهچاله ای. به گفته ی این پژوهشگران، این سیاهچاله های میکروسکوپی در آغاز دارای بار الکتریکی بوده اند. این بار الکتریکی، پروتون ها یا الکترون هایی را جذب کرده و در نتیجه سیاهچاله از نظر بار الکتریکی خنثی شده بوده، درست مانند یک اتم.

این اندیشه تا اندازه ای بر پایه ی "نظریه ی فریدمون" (friedmon theory) استوار شده؛ نظریه ای که در دهه ی ۱۹۷۰ توسط فیزیکدانان برجسته ی روسی، موسی مارکوف و والری فرولوف از دانشگاه آلبرتای کانادا مطرح شد.

یک فریدمون یک راه حل ریاضی برای معادله های میدان انیشتین است، معادله هایی که اجزای کلیدی نظریه ی نسبیت عامند. از دید یک بیننده ی بیرونی، هر فریدمون همانند یک ریزسیاهچاله دیده می شود که دارای باری الکتریکی همانند بار یک الکترون است.
اخترشناسان بیش از آنکه بدانند ماده‌ی تاریک
"چه هست"، از این آگاهند که ماده ی تاریک
"چه نیست". در این تصویر داده نمایی، آنچه
اخترشناسان درباره ی ماده ی تاریک می‌دانند
نمایش داده شده. تصویر بزرگ تر

ولی فضای درون هر فریدمون می تواند از دیدگاه میکروسکوپی بزرگ و گسترده باشد - به بزرگی جهانِ شناخته شده. این چیزیست که فرولوف، که خود در پژوهش تازه شرکت نداشت به اسپیس دات کام گفت.

وی افزود: «و یک فریدمون که یک الکترون به دورش حرکت می کند چیزیست همانند یک اتم.»

مارکوف و فرولوف هرگز میان فریدمون و سیاهچاله پیوند برقرار نکردند. ولی داکوچایف می گوید که یک چنین اتمهای سیاهچاله ایِ خنثایی می بایست همان ویژگی هایی را داشته باشند که گمان می رود ماده ی تاریک دارد.

این سیاهچاله ها می بایست جرمی به اندازه ی جرم یک سیارک داشته باشند، از ۱۰ به توان ۱۴ تا ۱۰ به توان ۲۳ کیلوگرم، ولی از نظر ابعاد حتی از یک اتم هم کوچک ترند. به گفته ی این پژوهشگران، همچنین برهم کنش آن ها با ماده ی معمولی بسیار ضعیف است-- از برهم کنش نوترینوها با ماده نیز ضعیف تر.

بنابراین سیاهچاله های کوانتومی ذراتی تاریک، سنگین، و بدون برهم کنش‌اند- با ویژگی هایی که «برای نامزدهای ماده ی تاریک مورد نیاز است»؛ این را داکوچایف و اراشنکو در پژوهشنامه ای که در شماره ی ماه مارس نشریه ی Advances in High Energy Physics منتشر شد نوشتند.

ماده ی گریزپای تاریک
ولی فرولوف فکر نمی کند که این نظریه کاملا درست از آب در بیاید. وی می‌گوید: «به کار بردن [فریدمون] برای توضیح ماده ی تاریک متناقض به نظر می رسد. ماده ی تاریک باید از ویمپ ها (ذرات سنگین با برهم کنش ضعیف- WIMPs) ساخته شده باشد، در حالی که اتم های فریدمون در برهم کنش الکترومغناطیسی "شرکت می کنند".»

فرولوف در ادامه می گوید: «شاید به همین دلیل، دکتر داکوچایف پیشنهاد "گذاشتن"ِ یک الکترون در مداری درون فریدمون را مطرح کرد. گرچه در این مورد پیکربندی فریدمون با یک بار الکتریکی پایدار نمی شود، و جرم بیرونی آن شاید تا صفر کاهش یابد.»

وی می افزاید: «یک مشکل حل نشده ی دیگر در این مدل، سازوکار شکل گیری فریدمون است. می توان انتظار داشت که برای تولید یک شمار چشمگیر و کافی از فریدمون ها جهت توضیح ماده ی تاریک، در کیهان آغازین می بایست ناهمگنی‌های کوچک‌مقیاس به گونه ی گسترده ای وجود می داشته. این چیزیست که در مدل های استاندارد پندام (تورم) به سختی می توان انتظارش را داشت.»

تردیدهای دیگر کیهان شناسان
اَوی لوب، یک اخترفیزیکدان در دانشگاه هاروارد می گوید: «معمولا انتظار نمی رود که سیاهچاله ها در محیط های اخترفیزیکی یا کیهان شناختی دارای بار الکتریکی باشند، زیرا آن ها با برافزایش ذرات باردار با علامت مخالف -الکترون‌ها یا پروتون ها- از محیطشان، به سرعت خنثی می شوند.»

ولی داکوچایف متقاعد شده که پنداشت وی به خوبیِ همه ی نظریه های دیگریست که تاکنون درباره ی ماده ی تاریک ارایه شده؛ در هر صورت، هیچ کس تاکنون این "چیز" اسرارآمیز نادیدنی را به چشم خود ندیده.

داکوچایف به اسپیس دات کام گفت: «اکنون سیاهچاله های اتمی به سیاهه ی (فهرست) بلند نامزدهای ذرات ماده ی تاریک می پیوندند؛ در این سیاهه، از نوترالینوهای ابَرمتقارن، ویمپ ها، و اکسیون ها گرفته تا نوترینوهای استریل گرم و بسیاری چیزهای دیگر ثبت شده اند.» وی افزود که، با این حال، تایید این که آیا هیچ کدام از این ها به راستی جزو ذرات ماده ی تاریکند، نیازمند آن است که نخست یکی از آن ها را بگیریم.

و به گفته ی پژوهشگران روسی، دیدن یک سیاهچاله ی خنثی باید امکان پذیر باشد، زیرا این اجرام شگفت آور نادیدنی در زمان شکل گیری می توانند یک سیگنال آشکارپذیر تولید کنند.

به نوشته ی این پژوهشگران، هنگامی که یک الکترون به سوی یک سیاهچاله ی کوانتومی کشیده شود و یک اتم سیاهچاله‌ای پدید آید، در این فرآیند، انرژی به شکل درخششی از پرتوهای کیهانی فرا-پرانرژی آزاد می شود. همچنین، الکترون ها از یک لایه به لایه ای دیگر می جهند که این هم به تابش فوتون می انجامد و اتم های سیاهچاله ای را "اصولا دیدارپذیر" می سازد.

در همین زمینه: * گونه تازه ای از ماده تاریک می تواند "اتم های تاریک" بسازد * آیا ذره خدا پرده از رازهای ماده تاریک بر خواهد داشت؟
و: * آیا سیاهچاله های سرگردان زمین را تهدید می کنند؟سیاهچاله هایی روی زمین     

واژه نامه:
Dark matter - microscopic black hole - galaxies - large-scale structure - Earth - Vyacheslav Dokuchaev - Yury Eroshenko - Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences - quantum - black hole atom - quantum fluctuation - Big Bang - friedmon - proton - electron - atom - friedmon theory - Moisei Markov - Valeri Frolov - Einstein field equations - general relativity - micro blackhole - neutral - asteroid - neutrino - Advances in High Energy Physics - WIMPs - electromagnetic interaction - inflation - Avi Loeb - supersymmetric neutralino - axion - warm sterile neutrino - cosmic ray - photon - algorithm - Kavli Institute of Particle Astrophysics & Cosmology - SLAC National Accelerator Laboratory -

منبع: Space.com

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه