في ثلاثينيات القرن العشرين ، لاحظ عالم فلك سويسري يدعى فريتز زويكي أن المجرات الموجودة في كتلة بعيدة تدور حول بعضها البعض بشكل أسرع بكثير مما كان ينبغي أن تقدمة الكتلة المرئية لديهم ، واقترح وجود مادة غير مرئية ، والتي سماها المادة المظلمة ، والتي تبدي الجاذبية على هذه المجرات .
منذ ذلك الحين ، أكد الباحثون أن هذه المادة الغامضة يمكن العثور عليها في جميع أنحاء الكون ، وأنها أكثر بستة أضعاف من المادة الطبيعية التي تشكل أشياء عادية مثل النجوم والناس ، ومع ذلك ، على الرغم من رؤية المادة المظلمة في جميع أنحاء الكون ، لا يزال العلماء لديهم بعض الأسئلة التي لم يجدوا لها إجابة حول المادة المظلمة .[1]
ما هي المادة المظلمة
أولاً ، وربما الشيء الأكثر إثارة للجدل أنه لا يزال الباحثون غير متأكدين بشأن ماهية المادة المظلمة بالضبط ، وفي الأصل ، ظن بعض العلماء أن الكتلة المفقودة في الكون كانت مكونة من نجوم باهتة صغيرة وثقوب سوداء ، لذا بدأت تدور بعض التساؤلات حول المادة المظلمة وماهيتها .
هل يمكننا اكتشاف المادة المظلمة
إذا كانت المادة المظلمة مصنوعة من WIMPs ، فيجب أن تكون حولنا ، غير مرئية ولا يمكن اكتشافها ، فلماذا لم نجدها بعد ؟ في حين أنها لن تتفاعل مع المادة العادية كثيرًا ، إلا أن هناك دائمًا بعض الاحتمالية البسيطة بأن جسيم المادة المظلمة يمكن أن يصطدم بجسيم طبيعي مثل البروتون أو الإلكترون أثناء انتقاله عبر الفضاء ، لذلك ، صمم الباحثون تجربة تلو الأخرى لدراسة أعداد هائلة من الجسيمات العادية في أعماق الأرض ، حيث يتم حمايتهم من الأشعة المتداخلة التي يمكن أن تحاكي جسيم المادة المظلمة .
هل تتكون المادة المظلمة من أكثر من جسيم واحد
تتكون المادة العادية من الجزيئات المعتاد عليها في الحياة اليومية مثل البروتونات والإلكترونات ، بالإضافة إلى مجموعة كاملة تضم جزيئات أكثر غرابة مثل النيوتريونات ، والميونات ، والبايونات ، لذا ، فقد تساءل بعض الباحثين عما إذا كانت المادة المظلمة ، التي تشكل 85 في المائة من المادة في الكون ، قد تكون بنفس القدر من التعقيد ، وقال الفيزيائي أندريه كاتز من جامعة هارفارد لموقع Space.com ” لا يوجد سبب وجيه للافتراض أن كل المادة المظلمة في الكون مبنية على نوع واحد من الجسيمات ” ، وقال كاتز إن البروتونات المظلمة يمكن أن تتحد مع الإلكترونات المظلمة لتكوين ذرات داكنة ، مما ينتج تكوينات متنوعة ومثيرة للاهتمام كتلك الموجودة في العالم المرئي ، وفي حين أن مثل هذه المقترحات قد تم تخيلها بشكل متزايد في مختبرات الفيزياء ، إلا أن اكتشاف طريقة لتأكيدها أو إنكارها لم يتوصل إليه العلماء حتى الآن .
هل توجد قوى مظلمة
جنبا إلى جنب مع الجزيئات الإضافية من المادة المظلمة ، هناك احتمال أن تجارب المادة المظلمة تشبه تلك التي تحدث في المادة العادية ، ولقد بحث بعض الباحثين عن ” فوتونات مظلمة ” ، والتي ستكون مثل الفوتونات المتبادلة بين الجزيئات الطبيعية التي تؤدي إلى القوة الكهرومغناطيسية ، إلا أنها لن تشعر بها إلا جسيمات المادة المظلمة ، ويستعد الفيزيائيون في إيطاليا لتحطيم شعاع من الإلكترونات وجسيماتهم المضادة ، المعروفة باسم البوزيترونات ، في الماس ، كما ذكرت Live Science سابقًا ، وإذا كانت الفوتونات المظلمة موجودة ، فإن أزواج الإلكترون-بوزيترون يمكن أن تقضي وتنتج واحدة من الجزيئات الغريبة التي تحمل القوة ، مما قد يفتح قطاعًا جديدًا في الكون .
يمكن أن تكون المادة المظلمة مصنوعة من الأكسيونات axions
مع تزايد اهتمام علماء الفيزياء بالبحث حول WIMPs ، بدأت جزيئات المادة المظلمة الأخرى تحظى بالاهتمام ، ويعد أحد البدائل الرائدة هو الجسيم الافتراضي الذي يُعرف باسم المحور ، والذي سيكون خفيفًا جدًا ، ويتم الآن البحث عن محاور في عدد قليل من التجارب ، وأثارت عمليات المحاكاة الأخيرة للكمبيوتر إمكانية أن تشكل هذه المحاور كائنات تشبه النجوم ، والتي قد تنتج إشعاعات قابلة للاكتشاف تشبه إلى حد بعيد الظواهر الغامضة المعروفة باسم رشقات الراديو السريعة ، كما ذكرت Live Science سابقًا .
ما هي خصائص المادة المظلمة
اكتشف علماء الفلك المادة المظلمة من خلال تفاعلات الجاذبية مع المادة العادية ، مما يشير إلى أن هذه هي طريقتها الرئيسية لجعل وجودها معروفًا في الكون ، ولكن عند محاولة فهم الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة ، فإن الباحثين لديهم القليل الذي يجب عليهم الاستمرار فيه ، وفقًا لبعض النظريات ، يجب أن تكون جسيمات المادة المظلمة هي جسيماتها المضادة الخاصة ، وهذا يعني أن جزيئين المادة المظلمة سوف يبيدان بعضهما البعض عندما يلتقيان ، وتبحث تجربة Spectrometer Alpha المغناطيسية (AMS) على محطة الفضاء الدولية عن العلامات الملموسة لهذا الإبادة منذ عام 2011 ، وقد اكتشفت بالفعل مئات الآلاف من الأحداث .
هل توجد مادة مظلمة في كل مجرة
نظرًا لأن المادة المظلمة تفوق المادة العادية بشكل كبير ، فغالبًا ما يُقال إن المادة المظلمة هي القوة المسيطرة التي تنظم هياكل كبيرة مثل المجرات لذلك ، كان من الغريب عندما أعلن علماء الفلك في وقت سابق من هذا العام أنهم عثروا على مجرة اسمها NGC 1052-DF2 يبدو أنها لا تحتوي على أي مادة مظلمة على الإطلاق ، وقال بيتر فان دوكوم من جامعة ييل لموقع Space.com في ذلك الوقت : ” المادة المظلمة ليست على ما يبدو شرطا لتشكيل مجرة ” .
ما هي نتائج DAMA / LIBRA
الغموض الطويل الأمد في فيزياء الجسيمات هو النتائج المحيرة لتجربة أوروبية تعرف باسم DAMA / LIBRA ، هذا الكاشف الموجود في منجم تحت الأرض أسفل جبل غران ساسو في إيطاليا يبحث عن تذبذب دوري في جزيئات المادة المظلمة ، ويجب أن ينشأ هذا التذبذب أثناء تحرك الأرض في مدارها حول الشمس أثناء تحليقها في مجرى المادة المظلمة المحيطة بنظامنا الشمسي ، والذي يطلق عليه أحيانًا ريح المادة المظلمة ، منذ عام 1997 ، ادعت DAMA / LIBRA أنها ترى هذه الإشارة بالضبط ، على الرغم من عدم وجود تجربة أخرى قد شهدت شيئًا كهذا .
هل يمكن أن يكون للمادة المظلمة شحنة كهربائية
يعتقد بعض الفيزيائين أن المادة المظلمة قد تحتوي على شحنة كهربائية ، كما افترض عالم الفيزياء الفلكية جوليان مونيوز من جامعة هارفارد أن المادة المظلمة بشحنة كهربائية يمكن أن تسحب الحرارة بعيدًا عن الهيدروجين الشامل ، مثل مكعبات الثلج التي تطفو في عصير الليمون ، كما أخبر لايف ساينس في ذلك الوقت ، لكن التخمين لم يتأكد بعد .
يمكن أن تتحلل الجزيئات العادية في المادة المظلمة
النيوترونات هي جزيئات المادة العادية ذات العمر المحدود ، وبعد حوالي 14.5 دقيقة ، يتحلل نيوترون وحيد غير مأخوذ من الذرة إلى بروتون ، وإلكترون ، ونيوترينو ، إلا أن الباحثين يمنحون عمرًا مختلفًا قليلاً لهذا التحلل ، مع اختلاف بينهما حوالي 9 ثوان ، ووفقًا للتجارب التي تم الاستشهاد بها في دراسة أجريت في يوليو / تموز في مجلة Physical Review Letters ، في وقت سابق من هذا العام ، اقترح علماء الفيزياء أنه إذا كان 1 في المئة من الوقت ، فإن بعض النيوترونات تتحلل إلى جزيئات المادة المظلمة ، يمكن أن يكون السبب في هذا الوضع الشاذ .
هل المادة المظلمة موجودة بالفعل
بالنظر إلى الصعوبات التي واجهها العلماء في محاولة الكشف عن المادة المظلمة وشرحها ، فقد يتساءل البعض عما إذا كان الأمر كله خطأ ، لسنوات عديدة ، دفعت أقلية صوتية من علماء الفيزياء إلى فكرة أن نظرياتنا في الجاذبية غير صحيحة ببساطة ، وأن القوة الأساسية تعمل بشكل مختلف على نطاقات كبيرة عما نتوقعه ، وتفترض هذه الاقتراحات ، التي تُعرف في كثير من الأحيان باسم ” ديناميكيات نيوتن المعدلة ” أو نماذج MOND ، أنه لا توجد مادة مظلمة ، وأن السرعات الفائقة السرعة التي تدور حولها النجوم والمجرات تدور حول بعضها البعض هي نتيجة تصرف الجاذبية بطرق مفاجئة ، وكتب الفيزيائي دون لينكولن في شرح لـ “ساين ساينس” : ” المادة المظلمة لا تزال نموذجًا غير مؤكد ” .
منذ ذلك الحين ، أكد الباحثون أن هذه المادة الغامضة يمكن العثور عليها في جميع أنحاء الكون ، وأنها أكثر بستة أضعاف من المادة الطبيعية التي تشكل أشياء عادية مثل النجوم والناس ، ومع ذلك ، على الرغم من رؤية المادة المظلمة في جميع أنحاء الكون ، لا يزال العلماء لديهم بعض الأسئلة التي لم يجدوا لها إجابة حول المادة المظلمة .[1]
ما هي المادة المظلمة
أولاً ، وربما الشيء الأكثر إثارة للجدل أنه لا يزال الباحثون غير متأكدين بشأن ماهية المادة المظلمة بالضبط ، وفي الأصل ، ظن بعض العلماء أن الكتلة المفقودة في الكون كانت مكونة من نجوم باهتة صغيرة وثقوب سوداء ، لذا بدأت تدور بعض التساؤلات حول المادة المظلمة وماهيتها .
هل يمكننا اكتشاف المادة المظلمة
إذا كانت المادة المظلمة مصنوعة من WIMPs ، فيجب أن تكون حولنا ، غير مرئية ولا يمكن اكتشافها ، فلماذا لم نجدها بعد ؟ في حين أنها لن تتفاعل مع المادة العادية كثيرًا ، إلا أن هناك دائمًا بعض الاحتمالية البسيطة بأن جسيم المادة المظلمة يمكن أن يصطدم بجسيم طبيعي مثل البروتون أو الإلكترون أثناء انتقاله عبر الفضاء ، لذلك ، صمم الباحثون تجربة تلو الأخرى لدراسة أعداد هائلة من الجسيمات العادية في أعماق الأرض ، حيث يتم حمايتهم من الأشعة المتداخلة التي يمكن أن تحاكي جسيم المادة المظلمة .
هل تتكون المادة المظلمة من أكثر من جسيم واحد
تتكون المادة العادية من الجزيئات المعتاد عليها في الحياة اليومية مثل البروتونات والإلكترونات ، بالإضافة إلى مجموعة كاملة تضم جزيئات أكثر غرابة مثل النيوتريونات ، والميونات ، والبايونات ، لذا ، فقد تساءل بعض الباحثين عما إذا كانت المادة المظلمة ، التي تشكل 85 في المائة من المادة في الكون ، قد تكون بنفس القدر من التعقيد ، وقال الفيزيائي أندريه كاتز من جامعة هارفارد لموقع Space.com ” لا يوجد سبب وجيه للافتراض أن كل المادة المظلمة في الكون مبنية على نوع واحد من الجسيمات ” ، وقال كاتز إن البروتونات المظلمة يمكن أن تتحد مع الإلكترونات المظلمة لتكوين ذرات داكنة ، مما ينتج تكوينات متنوعة ومثيرة للاهتمام كتلك الموجودة في العالم المرئي ، وفي حين أن مثل هذه المقترحات قد تم تخيلها بشكل متزايد في مختبرات الفيزياء ، إلا أن اكتشاف طريقة لتأكيدها أو إنكارها لم يتوصل إليه العلماء حتى الآن .
هل توجد قوى مظلمة
جنبا إلى جنب مع الجزيئات الإضافية من المادة المظلمة ، هناك احتمال أن تجارب المادة المظلمة تشبه تلك التي تحدث في المادة العادية ، ولقد بحث بعض الباحثين عن ” فوتونات مظلمة ” ، والتي ستكون مثل الفوتونات المتبادلة بين الجزيئات الطبيعية التي تؤدي إلى القوة الكهرومغناطيسية ، إلا أنها لن تشعر بها إلا جسيمات المادة المظلمة ، ويستعد الفيزيائيون في إيطاليا لتحطيم شعاع من الإلكترونات وجسيماتهم المضادة ، المعروفة باسم البوزيترونات ، في الماس ، كما ذكرت Live Science سابقًا ، وإذا كانت الفوتونات المظلمة موجودة ، فإن أزواج الإلكترون-بوزيترون يمكن أن تقضي وتنتج واحدة من الجزيئات الغريبة التي تحمل القوة ، مما قد يفتح قطاعًا جديدًا في الكون .
يمكن أن تكون المادة المظلمة مصنوعة من الأكسيونات axions
مع تزايد اهتمام علماء الفيزياء بالبحث حول WIMPs ، بدأت جزيئات المادة المظلمة الأخرى تحظى بالاهتمام ، ويعد أحد البدائل الرائدة هو الجسيم الافتراضي الذي يُعرف باسم المحور ، والذي سيكون خفيفًا جدًا ، ويتم الآن البحث عن محاور في عدد قليل من التجارب ، وأثارت عمليات المحاكاة الأخيرة للكمبيوتر إمكانية أن تشكل هذه المحاور كائنات تشبه النجوم ، والتي قد تنتج إشعاعات قابلة للاكتشاف تشبه إلى حد بعيد الظواهر الغامضة المعروفة باسم رشقات الراديو السريعة ، كما ذكرت Live Science سابقًا .
ما هي خصائص المادة المظلمة
اكتشف علماء الفلك المادة المظلمة من خلال تفاعلات الجاذبية مع المادة العادية ، مما يشير إلى أن هذه هي طريقتها الرئيسية لجعل وجودها معروفًا في الكون ، ولكن عند محاولة فهم الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة ، فإن الباحثين لديهم القليل الذي يجب عليهم الاستمرار فيه ، وفقًا لبعض النظريات ، يجب أن تكون جسيمات المادة المظلمة هي جسيماتها المضادة الخاصة ، وهذا يعني أن جزيئين المادة المظلمة سوف يبيدان بعضهما البعض عندما يلتقيان ، وتبحث تجربة Spectrometer Alpha المغناطيسية (AMS) على محطة الفضاء الدولية عن العلامات الملموسة لهذا الإبادة منذ عام 2011 ، وقد اكتشفت بالفعل مئات الآلاف من الأحداث .
هل توجد مادة مظلمة في كل مجرة
نظرًا لأن المادة المظلمة تفوق المادة العادية بشكل كبير ، فغالبًا ما يُقال إن المادة المظلمة هي القوة المسيطرة التي تنظم هياكل كبيرة مثل المجرات لذلك ، كان من الغريب عندما أعلن علماء الفلك في وقت سابق من هذا العام أنهم عثروا على مجرة اسمها NGC 1052-DF2 يبدو أنها لا تحتوي على أي مادة مظلمة على الإطلاق ، وقال بيتر فان دوكوم من جامعة ييل لموقع Space.com في ذلك الوقت : ” المادة المظلمة ليست على ما يبدو شرطا لتشكيل مجرة ” .
ما هي نتائج DAMA / LIBRA
الغموض الطويل الأمد في فيزياء الجسيمات هو النتائج المحيرة لتجربة أوروبية تعرف باسم DAMA / LIBRA ، هذا الكاشف الموجود في منجم تحت الأرض أسفل جبل غران ساسو في إيطاليا يبحث عن تذبذب دوري في جزيئات المادة المظلمة ، ويجب أن ينشأ هذا التذبذب أثناء تحرك الأرض في مدارها حول الشمس أثناء تحليقها في مجرى المادة المظلمة المحيطة بنظامنا الشمسي ، والذي يطلق عليه أحيانًا ريح المادة المظلمة ، منذ عام 1997 ، ادعت DAMA / LIBRA أنها ترى هذه الإشارة بالضبط ، على الرغم من عدم وجود تجربة أخرى قد شهدت شيئًا كهذا .
هل يمكن أن يكون للمادة المظلمة شحنة كهربائية
يعتقد بعض الفيزيائين أن المادة المظلمة قد تحتوي على شحنة كهربائية ، كما افترض عالم الفيزياء الفلكية جوليان مونيوز من جامعة هارفارد أن المادة المظلمة بشحنة كهربائية يمكن أن تسحب الحرارة بعيدًا عن الهيدروجين الشامل ، مثل مكعبات الثلج التي تطفو في عصير الليمون ، كما أخبر لايف ساينس في ذلك الوقت ، لكن التخمين لم يتأكد بعد .
يمكن أن تتحلل الجزيئات العادية في المادة المظلمة
النيوترونات هي جزيئات المادة العادية ذات العمر المحدود ، وبعد حوالي 14.5 دقيقة ، يتحلل نيوترون وحيد غير مأخوذ من الذرة إلى بروتون ، وإلكترون ، ونيوترينو ، إلا أن الباحثين يمنحون عمرًا مختلفًا قليلاً لهذا التحلل ، مع اختلاف بينهما حوالي 9 ثوان ، ووفقًا للتجارب التي تم الاستشهاد بها في دراسة أجريت في يوليو / تموز في مجلة Physical Review Letters ، في وقت سابق من هذا العام ، اقترح علماء الفيزياء أنه إذا كان 1 في المئة من الوقت ، فإن بعض النيوترونات تتحلل إلى جزيئات المادة المظلمة ، يمكن أن يكون السبب في هذا الوضع الشاذ .
هل المادة المظلمة موجودة بالفعل
بالنظر إلى الصعوبات التي واجهها العلماء في محاولة الكشف عن المادة المظلمة وشرحها ، فقد يتساءل البعض عما إذا كان الأمر كله خطأ ، لسنوات عديدة ، دفعت أقلية صوتية من علماء الفيزياء إلى فكرة أن نظرياتنا في الجاذبية غير صحيحة ببساطة ، وأن القوة الأساسية تعمل بشكل مختلف على نطاقات كبيرة عما نتوقعه ، وتفترض هذه الاقتراحات ، التي تُعرف في كثير من الأحيان باسم ” ديناميكيات نيوتن المعدلة ” أو نماذج MOND ، أنه لا توجد مادة مظلمة ، وأن السرعات الفائقة السرعة التي تدور حولها النجوم والمجرات تدور حول بعضها البعض هي نتيجة تصرف الجاذبية بطرق مفاجئة ، وكتب الفيزيائي دون لينكولن في شرح لـ “ساين ساينس” : ” المادة المظلمة لا تزال نموذجًا غير مؤكد ” .
