متن خبر

تاریخ خبر : ۱۴۰۰/۰۷/۰۳

تعداد بازدید : ۷۱

تعداد رای : ۱

شناسائیِ مستقیمِ انرژی تاریک

یک مطالعه جدید که توسط محققان دانشگاه کمبریج انجام شده نشان می‌دهد که برخی از نتایج غیر قابل توضیح از آزمایش XENON1T در ایتالیا ممکن است ناشی از انرژی تاریک باشد و نه ماده تاریک؛ درحالیکه این آزمایش در ابتدا برای شناساییِ ماده‌‌ی تاریک طراحی شده بود.

آنها یک مدل فیزیکی برای کمک به توضیح نتایج طراحی کردند که ذرات انرژی تاریک تولید شده در ناحیه ای از خورشید با میدانهای مغناطیسی قوی سرچشمه گرفته باشد را در خود جای داده است، اگرچه آزمایشهای بعدی برای تأیید این توضیحات لازم است. محققان می گویند مطالعه آنها می تواند گامی مهم در جهت تشخیص مستقیم انرژی تاریک باشد.

 

هر آنچه چشم ما در آسمان و در دنیای روزمره ما می بیند - از قمرهای کوچک گرفته تا کهکشان های عظیم، از مورچه ها تا نهنگ های آبی - کمتر از پنج درصد جهان را تشکیل می دهد. بقیه تاریک است. حدود 27٪ ماده تاریک است - نیروی نامرئی که کهکشان‌ها و شبکه‌ی کیهانی را در کنار هم نگه می‌دارد - در حالی که 68٪ از جهان را انرژی تاریک تشکیل می‌دهد که عاملِ انبساط جهان با شتاب بالا است.

 

دکتر "سانی واگنوززی" از موسسه کیهان شناسی کمبریج کاولی: «علیرغم نامرئی بودن هر دو جزء، ما اطلاعات بیشتری در مورد ماده تاریک داریم ، زیرا وجود آن در دهه 1920 پیشنهاد شد، در حالی که انرژی تاریک تا سال 1998 کشف نشده بود. آزمایشات گسترده ای مانند XENON1T برای تشخیص مستقیم ماده تاریک، با جستجوی نشانه‌هایی از برخورد ماده تاریک با ماده معمولی طراحی شده است، اما شناسائیِ انرژی تاریک بسیار پیچیده‌تر است.»

 

برای تشخیص انرژی تاریک، دانشمندان عموماً به دنبال فعل و انفعالات گرانشی هستند: راهی که گرانش اجسام را به اطراف می کشاند. و در مقیاس‌های بزرگ اثر گرانشی انرژی تاریک دافعه است، چیزها را از یکدیگر دور می کند و انبساط جهان را سرعت می بخشد. حدود یک سال پیش، آزمایش XENON1T یک سیگنال غیر منتظره یا "بیش از حد" را در پس زمینه مورد انتظار گزارش کرد. دکتر لوکا ویسینلی ، محقق آزمایشگاه های ملی Frascati در ایتالیا ، یکی از نویسندگان این مطالعه ، می گوید: «این نوع افراط و تفریط ها اغلب حاصل اشتباه‌های تکنیکی هستند، اما گاهی اوقات می‌توانند منجر به کشفیات اساسی شوند. ما مدلی را بررسی کردیم که در آن این سیگنال می‌تواند به انرژی تاریک نسبت داده شود، نه ماده تاریکی که آزمایش در ابتدا برای کشف آن طراحی شده بود.»

 

در آن زمان، متداول ترین توضیح برای مقدار اضافی ، اکسیون های (ذرات فرضی و بسیار سبک) تولید شده در خورشید بود. با این حال، این توضیحات با مشاهدات همخوانی ندارد، چرا که مقدار اکسیون‌هایی که برای توجیه آزمایش مورد نیاز است به حدی است که رود تکاملیِ ستارگانی بسیار بزرگتر از خورشید را تغییر می‌دهد و چنین تغییراتی در خورشید مشاهده نشده است. ما هنوز کاملاً نمی دانیم که انرژی تاریک چیست، اما اکثر مدلهای فیزیکی ارائه شده برای انرژی تاریک منجر به وجود نیروی موسوم به نیروی پنجم می شوند. چهار نیروی اساسی در جهان وجود دارد و هر چیزی که با یکی از این نیروها قابل توضیح نباشد بعضاً به عنوان اثری از نیروی پنجم ناشناخته در نظر گرفته می شود. با این حال، می‌دانیم که نظریه گرانش اینشتین به صورت محلی بسیار خوب عمل می کند. بنابراین، هر نیروی پنجمی که به انرژی تاریک مرتبط است ناخواسته است و باید در مقیاس کوچک "پنهان" یا "غربال" شود و فقط می تواند در بزرگترین مقیاسها که در آن نظریه جاذبه اینشتین نمی‌تواند شتاب جهان را توضیح دهد عمل کند. برای پنهان کردن نیروی پنجم بسیاری از مدلهای انرژی تاریک مجهز به مکانیسم‌های غربالگری هستند که نیروی پنجم را به صورت پویا پنهان می‌کند.

 

واگنوزی و همکارانش یک مدل فیزیکی طراحی کردند که از نوعی مکانیزم غربالگری موسوم به غربال آفتاب پرست استفاده می‌کند تا نشان دهد ذرات انرژی تاریک تولید شده در میدانهای مغناطیسی قوی خورشید می توانند مازاد XENON1 را توضیح دهند.

 

به گفته‌ی وگنوززی: «غربالگری آفتاب پرست تولید ذرات انرژی تاریک را در اجسام بسیار متراکم متوقف می‌کند و از مشکلات ناشی از مقدار اکسیون‌های خورشیدی جلوگیری می کند. همچنین این مدل به ما امکان می دهد آنچه که در جهان بسیار متراکم محلی اتفاق می افتد را از آنچه در بزرگترین مقیاس ها جایی که تراکم بسیار کم است اتفاق می افتد جدا کنیم. محققان از مدل خود برای نشان دادن اینکه در صورت تولید انرژی تاریک در منطقه خاصی از خورشید، به نام تاکوکلین که میدانهای مغناطیسی در آنجا به شدت قوی هستند، در آشکارساز چه اتفاقی می افتد استفاده کردند.

 

محاسبات آنها نشان می دهد آزمایش هایی مانند XENON1T  که برای تشخیص ماده تاریک طراحی شده اند، می توانند برای تشخیص انرژی تاریک نیز مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، مازاد اصلیِ مشاهده شده در آزمایش هنوز باید به طور قانع کننده ای بررسی و تایید شود. ما ابتدا باید بدانیم که این فقط یک اشتباه نبوده است. اگر XENON1T واقعاً چیزی را مشاهده کرده باشد، انتظار می رود که در آزمایش‌های آینده دوباره این مازاد اینبار با سیگنال‌های قوی‌تر مشاهده شود.

 نتایج این پژوهش در نشریه  Physical Review D به چاپ رسیده است.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

Captcha