یک نظریه فیزیکی جدید در مورد ساختار ماده تاریک

باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی - فیزیکدانان آمریکایی این فرضیه را مطرح کرده‌اند که ماده تاریک ممکن است از دو نوع ذره تشکیل شده باشد: ذرات ماده و پادماده که در ساختار‌هایی مشابه جفت‌های الکترون در مواد ابررسانا ترکیب شده‌اند.

در مطالعه‌ای که در مجله Physical Review Letters منتشر شده است، محققان اظهار می‌کنند که واپاشی این جفت‌ها انرژی تاریک تولید می‌کند که باعث شتاب گرفتن انبساط جهان می‌شود.

پروفسور رابرت کالدول از کالج دارتموث و همکارانش، از جمله لیانگ گوانگمینگ، تأکید کردند که عدم شناسایی اشکال دیگر ماده تاریک با جرم‌های بسیار بزرگ یا بسیار کوچک، آنها را به این فکر انداخت که آیا این ماده به روشی کاملاً متفاوت از آنچه کیهان‌شناسان در حال حاضر فرض می‌کنند، شکل گرفته است یا خیر. با هدایت این فرضیه، فیزیکدانان به دقت چگونگی شکل‌گیری ذرات در لحظات پس از بیگ بنگ را بررسی کردند.

محققان با تجزیه و تحلیل فرآیند تشکیل ذرات در اولین لحظات پس از بیگ بنگ، دریافتند که در مراحل بسیار اولیه جهان، ممکن است ذرات و پادذراتی پدید آمده باشند که شبیه الکترون‌ها و سایر ذرات بوده‌اند، اما از نظر دما و سایر خواص با آنها متفاوت بوده‌اند.

این ذرات ابتدا به طور مداوم با یکدیگر برهمکنش داشتند و رفتاری شبیه به تابش از خود نشان می‌دادند. اما وقتی دما تا حد معینی کاهش یافت، خواص آنها ناگهان تغییر کرد و به صورت جفت‌های ذره و پادذره با هم ترکیب شدند. در نتیجه، آنها به ذرات ماده تاریک تبدیل شدند که از نظر ترکیب مشابه به اصطلاح"جفت‌های کوپر" هستند. جفت‌های کوپر جفت‌هایی از الکترون‌ها هستند که به ابررسانا‌ها اجازه می‌دهند بدون از دست دادن انرژی، الکتریسیته را هدایت کنند.

محاسبات تیم تحقیقاتی نشان داد که واپاشی این جفت‌های کیهانی (اگر جرم غیر صفر داشته باشند) انرژی تاریک تولید می‌کند که منجر به "کشش" فضازمان می‌شود.

اگر ماده تاریک به این شکل تشکیل شده باشد، می‌توان ردپای آن را در تابش زمینه کیهانی شناسایی کرد. دانشمندان همچنین امیدوارند این محاسبات به رسیدن به این پاسخ کمک کند که آیا ثابت کیهانی w، که نشان دهنده چگالی انرژی تاریک است، از زمان بیگ بنگ تغییر کرده است یا خیر.

اگر تأیید شود که این ثابت واقعاً تغییر کرده است، از نظریه جدیدی در مورد ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک پشتیبانی می‌کند و به طور بالقوه دریچه‌ای جدید به سوی درک یکی از بزرگترین اسرار فیزیک مدرن می‌گشاید.

منبع: خبرگزاری تاس