ماده تاریک حدود ۸۰ درصد گیتی را تشکیل می‌دهد اما هنوز کسی مطمئن نیست این ماده از چه چیز ساخته شده است. اولین گزینه احتمال ذرات سنگین با برهم‌کنش‌های ضعیف هستند (WIMP)، ذراتی که در انفجار بزرگ تولید شده‌اند و از آن هنگام تا کنون با تجمع خود هسته‌های اولیه ساختارهای مختلفی نظیر کهکشان‌ها را تشکیل داده‌اند. فیزیکدانان از میزان ماده تاریک موجود در جهان آگاهند اما نمی‌دانند که هر یک از WIMP‌ها به تنهایی چقدر جرم دارد.

اما دو مشاهده جدید از پرتوهای گاما حاکی از آن هستند که اگر ماده تاریک از ذراتی تشکیل شده باشد، این ذرات حداقل ۴۴ برابر پروتون جرم دارند.

مشاهدات جدید با آزمایش‌های پیشین انجام‌شده روی زمین در تناقض هستند. نتایج این آزمایش‌ها نشان‌دهنده ذراتی با جرمی حدود ۱۱ برابر پروتون بودند. البته برخی پژوهشگران عقیده دارند این ذرات کم‌جرم هنوز جایی در نظریات مرتبط با ماده تاریک دارند.

 

روش دیگری که برای تشخیص این ذرات وجود دارد بررسی نوعی خاصی از تابش‌های گاما است که به هنگام برخورد دو WIMP تولید می‌شود. سال گذشته یکی از پژوهشگران آزمایشگاه فرمی در آمریکا به نام دن هوپر (Dan Hooper) با استفاده از داده‌های به دست‌آمده از تلسکوپ فضایی نشان داد که برخی از تابش‌هایی که از مرکز کهکشان راه شیری ساطع می‌شوند ممکن است از برخورد ذره‌هایی مشابه WIMP‌ها اما با جرمی کمتر ایجاد شده باشند.

 

 

اما اکنون نتایج پژوهش‌های انجام شده توسط دو گروه مستقل که روی مشاهدات تلسکوپ فضایی فرمی کار می‌کنند ذره‌ای با جرمی حداقل ۴۴ برابر جرم پروتون را به عنوان ذرات تشکیل‌دهنده ماده تاریک پیشنهاد می‌کند.

هر دو گروه ذکر شده به واکاوی پرتوهای گاما در کهکشان‌های اقماری کوتوله راه شیری پرداختند تا اثری از تابش‌های حاصل از برخورد ذرات ماده تاریک بیابند. علی رغم استفاده از دو روش آماری متفاوت برای حذف پرتوهای گامای تابیده از دیگر منابع، نظیر ابرنواختر‌ها و تپ‌اختر‌ها، هر دو گروه به نتیجه یکسانی رسیدند: هر نوع پرتوی گامای تابیده از ماده تاریک می‌بایست توسط برخورد ذراتی سنگین ایجاد شود. چرا که اگر ذرات تشکیل‌دهنده ماده تاریک سبک و کوچک بودند، می‌بایست تعداد زیادی از آن‌ها وجود داشته باشد تا تمام جرم ماده‌تاریک موجود در جهان را توجیه کند. در نتیجه می‌بایست تعداد زیادی برخورد بین این همه ذرات پیش بیاید که این به نوبه خود منجر به ایجاد مقادیر زیادی پرتوی گاما می‌شد، بسیار بیش از مقداری که امروزه مشاهده می‌کنیم. به گفته یکی از پژوهشگران پروژه: ‌ «اگر WIMP‌ها کوچک‌تر بودند می‌بایست آن‌ها را می‌یافتیم، که نیافته‌ایم. این دقیق‌ترین کرانی است که تا کنون روی جرم ذرات ماده تاریک به دست آورده‌ایم.»

البته به عقیده دکتر هوپر پژوهش‌های جدید لزوما به معنی حذف کامل ذرات سبک‌‌تر از لیست گزینه‌های احتمالی برای ماده تاریک نیست. چرا که در پژوهش‌های انجام شده مدلی به کار رفته است که در آن ماده تاریک تدریجا به انواع دیگری از ذرات نظیر کوارک‌های سنگین وامی‌پاشد (تجزیه می‌شود). به علاوه در این مدل‌ها ذرات ماده تاریک همیشه مستقل از دمای محیط با سرعت یکسانی حرکت می‌کنند. اما اگر در عالم واقع ماده تاریک به ذراتی تجزیه شود که تلسکوپ فضایی فرمی قادر به تشخصی آن‌ها نیست، یا اگر این ذرات در زمانی که کیهان جوان‌تر و داغ‌تر بود با سرعت بیشتری حرکت می‌کردند، در این صورت ذرات تشکیل‌دهنده ماده تاریک ممکن است حتی جرمی در حد ۱۱ برابر جرم پروتون نیز داشته باشند.

با همه این احوال، دکتر هوپر معتقد است نتایج پژوهش‌های اخیر از اهمیت فراوانی برخوردارند: «برای اولین بار ما در حال حذف مواردی هستیم که در لیست گزینه‌های احتمالی ماده تاریک از نظر تئوری قابل قبول هستند و مدل‌های جذابی محسوب می‌شوند. البته یک آزمایش به تنهایی نمی‌تواند همه مدل‌های احتمالی ماده تاریک را رد کند بلکه برای این منظور نیاز به روش‌های مختلف زیادی است».

نوشته شده در یک شنبه 27 آذر 1390برچسب:,ساعت توسط احسان|