بحث

لكن ماذا لو كانت المادة المظلمة ليست جسيمات؟

كل ما لاحظناه في الكون منالمسألة قبل الإشعاع ، يمكن أن تتحلل إلى أصغر المكونات. كل شيء في هذا العالم يتكون من ذرات ، تتألف من نيوكليونات وإلكترونات ، وتنقسم النيوكليونات إلى كواركات وغلوونات. يتكون الضوء أيضًا من جسيمات: الفوتونات. حتى الموجات التثاقلية ، من الناحية النظرية ، تتكون من الجرافيت: جسيمات سنجدها ونصلحها ، مع أي حظ. ولكن ماذا عن المادة المظلمة؟ لا يمكن إنكار الدليل غير المباشر على وجوده. ولكن هل يجب أن تتكون أيضًا من جزيئات؟

لقد اعتدنا على الاعتقاد بأن المادة المظلمة تتكون من جزيئات ، ومحاولة ميؤوس منها اكتشافها. ولكن ماذا لو كنا نبحث عن الأشياء الخاطئة؟

إذا كانت الطاقة المظلمة يمكن تفسيرها على أنهاالطاقة الكامنة في نسيج الفضاء ، هل يمكن أن تكون "المادة المظلمة" هي أيضًا وظيفة داخلية للفضاء نفسه - ترتبط ارتباطًا وثيقًا أو عن بُعد بالطاقة المظلمة؟ وماذا بدلاً من المادة المظلمة ، فإن التأثيرات الجاذبية التي يمكن أن تفسر ملاحظاتنا ستكون أكثر بسبب "الكتلة المظلمة"؟

حسنًا ، خاصة بالنسبة لك ، وضع الفيزيائي إيثان سيجل مقارباتنا النظرية والسيناريوهات الممكنة على الرفوف.

واحدة من السمات الأكثر إثارة للاهتمام في الكونيكمن في علاقة فردية بين ما هو موجود في الكون وكيف يتغير معدل التمدد مع مرور الوقت. بفضل العديد من القياسات الدقيقة للعديد من المصادر المتباينة - النجوم ، والمجرات ، والمستعرات الأعظمية ، والخلفية الكونية للميكروويف والهياكل الواسعة النطاق للكون - تمكنا من قياس كلاهما ، وتحديد ما يتكون الكون منه. من حيث المبدأ ، هناك العديد من الأفكار المختلفة حول ما يمكن أن يتكون منه عالمنا ، وجميعها لها تأثيرات مختلفة على التوسع الكوني.

بفضل البيانات ، نعلم الآن أن الكون مصنوع مما يلي:

  • 68 ٪ من الطاقة المظلمة التي لا تزال في كثافة الطاقة ثابتة حتى مع توسيع الفضاء ؛
  • يتم غسل 27 ٪ من المادة المظلمة ، والتي تظهر قوة الجاذبية ، مع زيادة حجم ولا تسمح لقياس نفسها باستخدام أي قوة أخرى معروفة ؛
  • 4.9٪ من المادة العادية ، التي تمارس كل قوتها ، يتم غسلها بكمية متزايدة ، وتراكمها في كتل وتتكون من جزيئات ؛
  • 0.1 ٪ النيوتريونات التي تظهر الجاذبية وتتفاعل تفاعلات الضعيف الكهربائي من جزيئات وابتعدت عن بعضها البعض فقط عندما تبطئ بدرجة كافية لتتصرف مثل المادة وليس الإشعاع ؛
  • تتصرف 0.01٪ من الفوتونات التي تظهر تأثيرات الجاذبية والكهرومغناطيسية مثل الإشعاع ويتم غسلها مع زيادة الحجم ومع طول الأطوال الموجية.

بمرور الوقت ، تصبح هذه المكونات المختلفة أكثر أهمية أو أقل نسبيًا ، وتمثل هذه النسبة ما يتكون الكون من اليوم.

الطاقة المظلمة ، على النحو التالي من قصارى جهدناالقياسات ، لها نفس الخصائص في أي نقطة في الفضاء ، وفي جميع اتجاهات الفضاء وفي جميع حلقات تاريخنا الكوني. بمعنى آخر ، الطاقة المظلمة متجانسة وغير متجانسة: إنها في كل مكان ودائمة. بقدر ما نستطيع الحكم ، فإن الطاقة المظلمة لا تحتاج إلى جزيئات ؛ يمكن أن يكون بسهولة خاصية متأصلة في نسيج الفضاء.

لكن المادة المظلمة مختلفة اختلافًا جذريًا.

لتشكيل الهيكل الذي نراهفي الكون ، خاصةً على نطاق كوني كبير ، يجب ألا تكون المادة المظلمة موجودة فحسب ، بل تتجمع أيضًا. لا يمكن أن يكون لها نفس الكثافة في كل مكان في الفضاء ؛ بدلاً من ذلك ، يجب أن تتركز في المناطق ذات الكثافة العالية ويجب أن تكون ذات كثافة منخفضة ، أو لا تكون على الإطلاق ، في المناطق ذات الكثافة المنخفضة. يمكننا أن نقول في الواقع كم من كل هذه المسألة في مناطق مختلفة من الفضاء ، تسترشد الملاحظات. فيما يلي أهم ثلاثة منها:

طيف قوة المسألة. خريطة المسألة في الكون ،انظر إلى النطاق الذي يتوافق مع المجرات - أي الاحتمال الذي ستجده مجرة ​​أخرى على مسافة معينة من المجرة التي تبدأ بها - ودراسة النتيجة. إذا كان الكون يتكون من مادة متجانسة ، فسيتم تشويه الهيكل. إذا كانت هناك مادة مظلمة في الكون لم تجمع في وقت مبكر بما فيه الكفاية ، سيتم تدمير الهيكل على نطاق صغير. يخبرنا طيف طاقة الطاقة أن حوالي 85٪ من المادة في الكون تمثلها مادة مظلمة ، والتي تختلف اختلافًا خطيرًا عن البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، وقد ولدت هذه المادة المظلمة باردة ، أو أن الطاقة الحركية لها مماثلة للكتلة الباقية.

عدسة الجاذبية. نلقي نظرة على وجوه ضخمة. لنفترض وجود كوازار أو مجرة ​​أو مجموعة من المجرات. انظر كيف يتم تشويه ضوء الخلفية من خلال وجود كائن. نظرًا لأننا نتفهم قوانين الجاذبية التي تحكمها نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، فإن الطريقة المنحنية للضوء تسمح لنا بتحديد مقدار الكتلة الموجودة في كل كائن. من خلال طرق أخرى ، يمكننا تحديد كمية الكتلة الموجودة في المادة العادية: النجوم ، الغاز ، الغبار ، الثقوب السوداء ، البلازما ، إلخ. ومرة ​​أخرى نجد أن 85٪ من المادة ممثلة بالمادة المظلمة. علاوة على ذلك ، يتم توزيعها بشكل أكثر انتشارا ، غائم من المادة العادية. وهذا ما تؤكده العدسة ضعيفة وقوية.

خلفية الميكروويف الكونية. إذا نظرتم إلى التوهج المتبقيإشعاع الانفجار الكبير ، ستجد أنه موحد تقريبًا: 2،725 K في جميع الاتجاهات. ولكن إذا ألقيت نظرة فاحصة ، فستجد أن هناك عيوبًا صغيرة يتم ملاحظتها على مقياس يتراوح بين عشرات ومئات من العظم الثقيل. يخبروننا بالعديد من الأشياء المهمة ، بما في ذلك كثافة طاقة المادة العادية والمادة المظلمة والطاقة المظلمة ، لكن الأهم من ذلك ، أنهم يخبروننا كيف كان الكون متجانسًا عندما كان يبلغ 0.003٪ فقط من عمره الحالي. الجواب هو أن المنطقة الأكثر كثافة كانت أقل كثافة بنسبة 0.01٪ من المنطقة الأقل كثافة. بمعنى آخر ، بدأت المادة المظلمة بحالة متجانسة ، ومع مرور الوقت ، أصبحت متكتلة.

الجمع بين كل هذا ، نستنتج ذلكالمادة المظلمة يجب أن تتصرف مثل سائل يملأ الكون. هذا السائل لديه ضغط ضئيل ولزوجة ، ويستجيب لضغط الإشعاع ، ولا يصطدم مع الفوتونات أو المادة العادية ، ويولد باردًا وغير متعلق بالنفط ، ويتم ربطه تحت تأثير جاذبيته بمرور الوقت. يحدد تكوين الهياكل في الكون على أكبر المقاييس. انها غير متجانسة للغاية ، وحجم عدم التجانس لها مع مرور الوقت.

إليك ما يمكننا قوله عنها بشكل عاممقياس لأنها تتعلق الملاحظات. على المقاييس الصغيرة ، لا يمكننا إلا الافتراض ، عدم التأكد تمامًا من أن المادة المظلمة تتكون من جزيئات ذات خصائص تجعلها تتصرف بهذه الطريقة على نطاق واسع. السبب في أننا نفترض ذلك لأن الكون ، حسب علمنا ، يتكون من جزيئات في جوهرها ، وهذا كل شيء. إذا كنت مادة ، إذا كان لديك كتلة ، تناظرية كمية ، فيجب أن تتكون حتماً من جزيئات في مستوى معين. لكن إلى أن نعثر على هذه الجسيمات ، ليس لدينا الحق في استبعاد الاحتمالات الأخرى: على سبيل المثال ، هذا هو نوع من الحقول السائلة التي لا تتكون من جزيئات ، ولكنها تؤثر على الزمكان كما ينبغي للجسيمات.

لهذا السبب من المهم للغاية المحاولة.الكشف المباشر عن المادة المظلمة. من المستحيل تأكيد أو دحض المكون الأساسي للمادة المظلمة من الناحية النظرية ، فقط في الممارسة العملية ، مدعومة بملاحظات. يبدو أن المادة المظلمة لا علاقة لها بالطاقة المظلمة.

هل تتكون من جزيئات؟ حتى نجدهم ، يمكننا أن نخمن فقط. يتجلى الكون في الطبيعة ككم في الطبيعة عندما يتعلق الأمر بأي شكل آخر من أشكال المادة ، لذلك من المعقول افتراض أن المادة المظلمة ستكون هي نفسها.

إشعار Facebook للاتحاد الأوروبي! تحتاج إلى تسجيل الدخول لعرض ونشر تعليقات الفيسبوك!