آیا ماده‌ی تاریک در حال تحول است؟ – سایت علمی بیگ بنگ

بیگ بنگ: سال‌هاست که یک معما در مرکز مدل استاندارد کیهان‌شناسی وجود دارد. مدارک به‌وضوح نشان می‌دهند که جهان در حال انبساط است، اما اندازه‌گیری‌های مربوط به جهان اولیه نرخ شتاب کمتری نسبت به اندازه‌گیری‌های نزدیک به زمان حال و فضاهای اطراف ما نشان می‌دهند.

به گزارش بیگ بنگ، این اختلاف به نام تنش هابل(Hubble tension) شناخته می‌شود و هنوز هیچ راه‌حل توافق‌شده‌ای برای آن وجود ندارد. ایده‌های زیادی مطرح شده‌اند: شاید نسبیت عام ناقص است، شاید ماده‌ی تاریک وجود ندارد، شاید جریان زمان یکسان نیست یا حتی ممکن است کل جهان در حال چرخش باشد. اما نظریه‌ای جدید مطرح شده است: ممکن است ماده‌ی تاریک با گذر زمان تغییر کند.

مدل‌هایی که در آن “انرژی تاریک” تکامل می‌یابد، قبلاً بررسی شده‌اند، اما این که خود ماده‌ی تاریک نیز تکامل داشته باشد کمتر مورد توجه قرار گرفته است. دلایل اصلی این کم‌توجهی دو مورد است:
1-مشاهداتی که وجود ماده‌ی تاریک را نشان می‌دهند بسیار قوی‌اند و نشان می‌دهند که ماده‌ای وجود دارد که تقریباً با نور واکنش ندارد.
2- بسیاری از منتقدان ماده‌ی تاریک به‌دنبال حذف کامل آن از طریق نظریه‌های گرانش اصلاح‌شده هستند و به‌نظرشان ماده‌ی تاریک مفهومی نیست که بخواهیم آن را تغییر دهیم، بلکه باید کنار گذاشته شود.

به همین دلیل، پیشنهاد تحول ماده‌ی تاریک جذابیت خاصی دارد. محققان سپس ایده‌ی نوعی ماده‌ی تاریک عجیب را بررسی می‌کنند؛ ماده‌ای که معادله‌ی حالت(Equation of State) آن قابل تغییر باشد. برای هم‌خوانی با مشاهدات، این معادله‌ی حالت باید در طول زمان نوسان داشته باشد.

این ایده چندان عجیب نیست: نوترینوها جرم دارند و با نور به‌صورت قوی تعامل نمی‌کنند. اگرچه نوترینوها نمی‌توانند تمام ماده‌ی تاریک جهان را تشکیل دهند، اما نوعی ماده‌ی تاریک داغ محسوب می‌شوند و خود نوترینوها نیز نوسان جرمی دارند. شاید ذرات ماده‌ی تاریک سرد نیز چنین اثر نوسانی داشته باشند.

محققان بهترین تطابق با داده‌های مشاهده‌ای را چنین می‌بینند:

حدود ۱۵٪ ماده‌ی تاریک سرد نوسانی

۸۵٪ باقی‌مانده ماده‌ی تاریک استاندارد

این ترکیب می‌تواند “تنش هابل” را حل کند و در عین حال با مشاهدات موجود از ماده‌ی تاریک نیز سازگار باشد. لازم به ذکر است که این تحقیق یک مدل مفهومی (Toy Model) است. همان‌طور که نویسندگان اشاره کردند، این کار هیچ محدودیت مشخصی برای ذرات ماده‌ی تاریک تعیین نمی‌کند. اما در عین حال، درِ جدیدی برای انواع مدل‌های ماده‌ی تاریک باز می‌کند و نشان می‌دهد که تحول ماده‌ی تاریک موضوعی ارزشمند برای بررسی است. جزئیات بیشتر این پژوهش در وبسایت arXiv منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com

لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109339