ماده تاریک و انرژی تاریک چه چیزهایی هستند؟

از ۲۵۰۰ سال پیش که لئوکیپوس نظریه اتم را ارائه داد ، تا همین قرن پیش ما کوچک ترین ذرات موجود در جهان را با نام اتم می شناختیم. ما سپس دریافتیم که اتم هایی که ماده معمولی را تشکیل می دهند ، خودشان از هادرون هایی همچون نوترون و پروتون ساخته شده اند که آنها نیز خودشان از ترکیب ذرات کوچک تری به نام کوارک تشکیل شده اند.

در قرن اخیر ما متوجه شدیم که اساسا تمامی محتویاتی که در جهان هستی مشاهده می کنیم ، یعنی تمامی ستارگان ، سیاه چاله ها ، کهشکان ها و هر چیز دیگری که از ماده معمولی تشکیل شده ، تنها ۵ درصد از جهان هستی را تشکیل داده است. ۹۵ درصد باقی مانده چیزهایی به نام ماده تاریک و انرژی تاریک است که با ماده معمولی کاملا متفاوت اند و ما قادر به دیدن آنها نیستیم.

در این ویدیو مقاله در نیوتکس خواهیم دید که ماده تاریک و انرژی تاریک چه چیزهایی هستند و ما راجع به آنها چه می دانیم. با ما همراه باشید.

تاریخچه انرژی تاریک

آنچه که موجب شد که ما امروز به مفهومی به نام انرژی تاریک برسیم ، در اصل کشف ادوین هابل در سال ۱۹۲۹ بود. هابل با مطالعه بر روی کهکشان ها و به طور خاص انفجار ابرنواختر ها ، دریافت که آنها با سرعت بسیار زیادی در حال دور شدن از یکدیگر هستند.

این کشف که به نظریه انبساط کیهان معروف شد در واقع اصلی ترین شاهد بر وجود بیگ بنگ است. دلیلش هم این است که اگر اجرام موجود در این جهان دائما در حال دور شدن از یکدیگر هستند ، پس قاعدتا این دور شدن باید از یک جایی شروع شده باشد.

در ابتدا تصور می شد که پس از گذشت میلیارد ها سال از انفجار بزرگ ، گرانش این همه جرم آسمانی قاعدتا باید سرعت انبساط کیهان را بکاهد. اما در دهه ۹۰ میلادی در کمال تعجب دانشمندان متوجه شدند که سرعت انبساط جهان هستی نه تنها کاهشی نیست ، بلکه دائما در حال افزایش است!

بنابراین مشخص شد که باید نیرویی وجود داشته باشد که گرانش اجرام آسمانی را خنثی می کند و دائما سرعت تورم کیهان را افزایش می دهد. اینجا بود که ما به وجود انرژی تاریک پی بردیم.

انرژی تاریک سرتاسر کیهان را فرا گرفته و دائما آن را گسترش می دهد

انرژی تاریک چه چیزی است؟

کیهان شناسان با محاسبه ی انرژی مورد نیاز برای غلبه کردن بر گرانش ، تخمین زدند که انرژی تاریک ۶۸ درصد جهان هستی را تشکیل می دهد.

در مورد ماهیت انرژی تاریک ، دو حدس عمده وجود دارد. فرضیه اول تعریفی به نام “جوهر” است که پایه و اساس آن یکی از نظریات اینشتین است. آلبرت اینشتین اولین کسی بود که گفت فضا نمی تواند خالی باشد. بر اساس فرضیه جوهر ، سرتاسر فضا با یک انرژی مرموز پر شده که احتمالا از انفجار بزرگ نشات گرفته است و نقشی اساسی در شکل گیری جهانی که امروز می بینیم داشته است.

حدس دوم این است که انرژی تاریک در اصل به خودی خود چیز خاصی نیست ، بلکه همان گرانش است و ما تاکنون درک درستی از مفهوم آن نداشته ایم. این فرضیه از فرضیه قبلی خیلی انقلابی تر است ، چرا که اگر این طور باشد به این معنی است که دانش ما بسیار ناقص تر از آن چیزی است که تصور می کرده ایم و حتی نتوانسته ایم مفهوم گرانش را به درستی درک کنیم!

پروسه شکل گیری جهان از ابتدا تا به امروز

اما ماده تاریک از کجا پیدا شد؟

تاریخچه دانش ما نسبت به ماده تاریک به دهه ۳۰ میلادی بر می گردد. در آن زمان دانشمندانی که مشغول بررسی جرم و گرانش کهکشان ها بودند ، به طور غافلگیر کننده ای دریافتند که جرم کهکشان ها برای شکل دادن و ثابت نگه داشتن آنها کافی نیست. به زبان ساده تر ، خود کهکشان به اندازه ای گرانش تولید نمی کند که بتواند خودش را به شکلی که الان هست نگه دارد!

این مطلب را هم ببینید
بازیگر سریال برکینگ بد در Far Cry 6 نقش آفرینی می کند ؛ تماشای تریلر جذاب

پس یعنی یک جرم ناشناخته با نیروی گرانش بسیار عظیمی وجود دارد که کهکشان را آن طور که ما می بینیم ثابت نگه داشته است. این جرم ناشناخته قابل دیدن نیست ، اما از اثر گرانشی اش می توان فهمید که وجود دارد. دانشمندان آن را ماده تاریک نامیدند.

گرانش ماده تاریک کهکشان ها را ثابت نگه می دارد

ماده تاریک دقیقا چیست؟

علاوه بر بررسی هایی که روی کهکشان ها و ابرنواختر ها انجام شد ، دانشمندان متوجه شدند که در برخی نقاط از جهان هستی ، نور به وسیله گرانش یک جرم نامرئی خمیده می شود! آنها ابتدا تصور کردند که این باید کار سیاه چاله ها باشد ، چرا که سیاه چاله ها نیز نور را خم می کنند. اما بررسی ها نشان داد که این خمیدگی نور کار سیاه چاله نیست. این یکی دیگر از شواهدی بود که ثابت کرد آن بیرون باید ماده ای غیر عادی وجود داشته باشد که ما آن را نمی بینیم.

بر خلاف ماده معمولی ، ماده تاریک نه هیچ نوری از خود منتشر می کند و نه نوری را بازتاب می دهد ، بنابراین قابل دیدن نیست. این موضوع نشان می دهد که ماده تاریک هرچه که هست ، از باریون های سازنده ماده معمولی (مثل الکترون ، نوترون و پروتون) تشکیل نشده است. چرا که هر ماده ای که از این ذرات زیر اتمی تشکیل شده باشد نور را بازتاب می دهد و دیده می شود.

بررسی ها نشان داد که ماده تاریک حتی پاد ماده هم نیست! در پاده ماده بار هسته منفی و بار ذرات مداری مثبت است ، درست بر عکس ماده.

پاده ماده در برخورد با ماده معمولی نابود می شود و اشعه گاما تولید می کند ، اما کیهان شناسان چنین چیزی را در رابطه با ماده تاریک مشاهده نکردند. در واقع اگر ماده تاریک پاد ماده بود ، باید در برخورد با اجرام آسمانی که از ماده معمولی تشکیل شده اند ، نابود می شد و پرتو گاما تولید می کرد ، در صورتی که چنین اتفاقی رخ نمی دهد.

پس بالاخره ماده تاریک چیست؟

اطلاعاتی که ماهواره پلانک به دست آمده نشان می دهد که ماده تاریک ۲۶.۸ درصد از محتوای جهان را تشکیل می دهد و دائما در حال متراکم شدن است. اختر شناسان تاکنون فرضیه هایی در رابطه با ماهیت ماده تاریک ارائه داده اند اما هیچ کدام به قطعیت نرسیده است. محتمل ترین توضیحی که تاکنون برای این جرم ناشناخته ارائه شده این است که احتمالا ماده تاریک متشکل از ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف (WIMP) باشد ، بعضی از دانشمندان نیز می گویند شاید این جرم متشکل از آکسیون‌ ها باشد که ذراتی به مراتب سبک‌ تر و سرد تر هستند.

این نقشه سه بعدی متراکم شدن ماده تاریک در گذر زمان را نشان می دهد

یافتن پاسخ دقیق برای این سوالات که “ماده تاریک چیست” و “انرژی تاریک چیست” ، یکی از اصلی ترین تلاش های کیهان شناسان و فیزیک دانان ذرات بنیادی است.

همین حالا در حال خواندن این مقاله هستید ، دانشمندان در حال کار بر روی تجهیزات بسیار پیچیده و عجیب و غریبی همچون شتاب دهنده های بزرگ هادرونی و تلسکوپ های نوترینو هستند تا بتوانند به کشف ماهیت انرژی و ماده تاریک نزدیک تر شوند.

باید دید که علم و تکنولوژی بشر تا کجا به پیش می رود و آیا نهایتا قادر خواهد بود که این راز بزرگ جهان هستی را بر ملا کند یا نه.

این مطلب را دوست داشتید؟

به آن امتیاز بدهید

امتیاز مطلب ۵ / ۵. تعداد آرا ۲۶

هنوز هیچ امتیازی ثبت نشده! شما اولین نفر باشید

مطالب پیشنهادی

1 نظر

    Avatar
  • فوق العاده بود
    من عاشق سایتتون هستم مطالبتون واقعا قشنگه.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *