مهروماه

دانشمندان سرانجام در حال کشف کردن هستند که چقدر ماده تاریک - ماده تقریباً نامحسوس که باعث کشیدن همه چیز می شود ، اما هیچ نور ساطع نمی کند - واقعاً وزن دارد.
برآورد جدید کمک می کند تا اندازه سنگین بودن ذرات آن مشخص شود - با پیامدهایی که در مورد چیزهای مرموز وجود دارد.

این تحقیق توده بالقوه ذرات ماده تاریک را به شدت از بین 10 ^ منهای 24 الکترون ولت (eV) و 10 ^ 19 گیگا الکترون ولت (GeV) تا 10 ^ منهای 3 EV و 10 ^ 7eV - محدوده احتمالی هزاران تریلیون بار کوچکتر از قبل است.
خاویر کالمت ، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه ساسکس در دانشگاه ساسکس گفت: انگلستان.
کالمت ، به همراه دانشجوی دکترا ، فولکرت کوئیپرز ، همچنین از دانشگاه ساسکس ، تلاش های آنها را در یک مطالعه جدید که در شماره ماه مارس Physical Letters B منتشر می شود ، توصیف کرد.
کهکشان مارپیچی NGC 5585 ، که در دنباله خرس بزرگ در صورت فلکی دب اکبر قرار دارد ، یکی از بسیاری از مواردی است که وجود ماده ای نامرئی به نام ماده تاریک را آشکار کرده است.

 

 

ماده تاریک چیست؟
طبق برخی تخمین ها ، ماده تاریک حدود 83٪ از کل مواد موجود در جهان را تشکیل می دهد. این فقط برای تعامل با نور و ماده معمولی از طریق گرانش تصور می شود ، این بدان معنی است که فقط از طریق منحنی پرتوهای نور قابل مشاهده است.

ستاره شناسان هنگام مشاهده یک خوشه کهکشانی در دهه 1930 ، اولین نشانه های ماده تاریک را پیدا کردند و نظریه های مربوط به اینکه کهکشان ها با نخ های بزرگ و حاشیه ای از هاله های ماده تاریک روبرو هستند ، پس از دهه 1970 ، هنگامی که ستاره شناسان فهمیدند کهکشان ها با سرعت بیشتری از آنچه در غیر این صورت چرخش دارند ، جریان اصلی پیدا می کنند. ، با توجه به مقدار ماده قابل مشاهده آنها

نامزدهای احتمالی ذرات ماده تاریک شامل ذرات ریزه ای ، ریز شناخته شده به عنوان نوترینو ، ذرات تاریک و سرد نظری شناخته شده به عنوان محوری و ذرات عظیم متقابل ضعیف یا WIMP هستند. کالمت گفت ، محدودیت های جدید توده ای می تواند به حذف برخی از این نامزدها کمک کند ، بسته به جزئیات مدل خاص ماده تاریک.

گرانش کوانتومی
آنچه دانشمندان می دانند این است كه به نظر می رسد ماده تاریك فقط از طریق نیروی جاذبه و نه از طریق هیچ یك از نیروهای اساسی دیگر با ماده نور و ماده طبیعی در تعامل است. و بنابراین محققان از نظریه های گرانشی برای رسیدن به حدود تخمین زده شده برای توده های ذرات ماده تاریک استفاده کردند.

نکته مهم ، آنها از مفاهیم نظریه های گرانش کوانتوم استفاده کردند که منجر به دامنه باریک تری نسبت به برآوردهای قبلی شد ، که فقط از نظریه نسبیت عام انیشتین استفاده می کرد.

کالمت در یک ایمیل به Live Science گفت: "ایده ما یک ایده بسیار ساده بود." "شگفت آور است که مردم قبلاً به این فکر نکرده اند."

نظریه نسبیت عام انیشتین مبتنی بر فیزیک کلاسیک است. این کاملاً پیش بینی می کند که گرانش بیشتر اوقات چگونه کار می کند ، اما در شرایط شدید که اثرات مکانیکی کوانتوم قابل توجه می شوند ، مانند مرکز سیاهچاله ، تجزیه می شود.

از طرف دیگر ، نظریه های گرانش کوانتوم سعی دارند گرانش را از طریق مکانیک کوانتوم توضیح دهند ، که می تواند سه نیروی اساسی شناخته شده دیگر را توصیف کند - نیروی الکترومغناطیسی ، نیروی قوی که بیشتر مواد را در کنار هم نگه می دارد و نیروی ضعیفی که باعث پوسیدگی رادیواکتیو می شود. با این حال ، هیچ یک از نظریه های گرانش کوانتوم شواهد محکمی برای حمایت از آنها ندارد.
Calmet و Kuipers با استفاده از مقادیر نسبیت عمومی ، حد پایینی برای جرم یک ذره ماده تاریک را تخمین زدند و حد بالای آن را از طول عمر ذرات ماده تاریک پیش بینی شده توسط نظریه های گرانش کوانتوم تخمین زدند. کالمت گفت ، ماهیت مقادیر حاصل از نسبیت عام ماهیت مرز فوقانی را نیز تعریف می کند ، بنابراین آنها توانستند پیش بینی مستقل از هر مدل خاصی از گرانش کوانتوم را بدست آورند.

این مطالعه نشان داد که گرچه تأثیرات گرانشی کوانتوم به طور کلی تقریباً ناچیز بود ، اما وقتی ذره ای فرضی از ماده تاریک به زوال می رود و زمانی که جهان تقریباً به قدمت اکنون (تقریباً 13.8 میلیارد سال) می رسد ، اهمیت پیدا می کنند. .

فیزیکدانان قبلاً تخمین زده بودند که ذرات ماده تاریک باید از "جرم پلانک" سبک تر باشند - حدود 1.2 10 10 ^ 19 گیگا ولت ، حداقل 1000 برابر سنگین تر از بزرگترین ذرات شناخته شده - در عین حال سنگین تر از 10 ^ منهای 24 ولت برای سازگاری با وی گفت ، مشاهدات کوچکترین کهکشانهای شناخته شده حاوی ماده تاریک است.

وی گفت ، اما تا به حال ، مطالعات کمی سعی در محدود کردن دامنه داشته است ، حتی اگر در 30 سال گذشته پیشرفت زیادی در درک گرانش کوانتومی حاصل شده باشد. "مردم به سادگی قبلاً به تأثیرات گرانش کوانتوم بر ماده تاریک نگاه نمی کردند."

 

 

نیروی ناشناخته
کالمت گفت که مرزهای جدید توده های ذرات ماده تاریک همچنین می توانند برای آزمایش این که آیا گرانش به تنهایی با ماده تاریک تعامل دارد که به طور گسترده ای تصور می شود یا اینکه ماده تاریک تحت تأثیر نیروی ناشناخته طبیعت قرار دارد ، مورد استفاده قرار گیرد.

وی گفت: "اگر ما ذره ای از ماده تاریك با جرمی خارج از محدوده مورد بحث در مقاله خود پیدا می كردیم ، نه تنها ماده تاریك را كشف می كردیم ، بلکه شواهد بسیار محكمی را نیز درمورد اینكه ... نیروی جدیدی فراتر از جاذبه بر ماده تاریك وارد می شود ،" .