تعامل ماده تاریک و ماده معمولی با یکدیگر!!

ماده تاریک یک ماده لغزنده است. تا آنجا که ما می‌توانیم بگوییم، باید وجود داشته باشد تا مدل‌های فعلی ما از کیهان کار کنند. اما نه تنها نمی‌توانیم آن را ببینیم، آن را احساس کنیم یا به هیچ وجه با آن تعامل نداشته باشیم – حتی مطمئن نیستیم که ماده تاریک واقعا چیست.

با این حال، ما سرنخ‌هایی داریم، مانند اینکه ماده تاریک چگونه می‌تواند از طریق گرانش با ماده معمولی تعامل داشته باشد. نحوه عملکرد این فعل و انفعالات هنوز یک رمز و راز است، اما یک مقاله جدید پیشنهاد می‌کند که چیزی به نام “اتصال غیر حداقلی” می‌تواند راه حل باشد.

“ما از خود پرسیدیم: آیا گرانش اشتباه است یا فقط چیز مهمی را در مورد ماهیت ماده تاریک از دست می‌دهیم؟ اگر ماده تاریک و ماده “باریونیک” استاندارد به روشی که ما همیشه تصور می‌کردیم ارتباط برقرار نکنند، چه اتفاقی می‌افتد؟  سه کیهان‌شناس جیووانی گاندولفی، آندره آ لاپی و استفانو لیبراتی در بیانیه‌ای مطبوعاتی درباره کار خود توضیح می‌دهند.

ما با تحقیقات خود سعی کرده ایم به این سؤالات جذاب پاسخ دهیم.»

بهترین حدس ما در مورد آنچه ماده تاریک ممکن است باشد، ذرات سنگین سرد و ضعیفی است که برهمکنش ضعیفی دارند که فیزیکدانان تجربی در سراسر جهان دهه‌ها در تلاش برای شناسایی آن‌ها بوده‌اند، اما هنوز آن‌ها را پیدا نکرده‌اند.

با وجود اینکه این نوع خاص از ماده تاریک در مدلهای ما چقدر خوب کار میکند، هنوز چند مشکل وجود دارد. یک مشکل بزرگ، مشکل هاله کاسپی نام دارد که در آن چگالی استنباط شده ماده تاریک در کهکشانها با چیزی مطابقت ندارد که به عنوان شبیه‌سازی N-body شناخته می‌شود.

این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که برای توضیح ساختار و حرکت فعلی آن‌ها، در کهکشان‌های کم‌ماده، ماده تاریک باید «کاسپی» باشد – به این معنی که بیشترین تمرکز آن در اطراف قله (نقطه انتقال بین دو حالت مختلف) یا خارج از کهکشان است. اما مشاهدات به ما می‌گویند که به نظر می‌رسد اکثر کهکشان‌های کوتوله ماده تاریک خود را در وسط نگه می‌دارند.

این مقاله قطعا اولین مقاله نیست و احتمالا آخرین مقاله‌ای نیست که سعی در حل این مسائل ماده تاریک دارد، اما تیم تاکتیک جدیدی را پیشنهاد کرده است. محققان پیشنهاد می‌کنند که اگر ماده تاریک به طور غیر حداقلی با گرانش متصل شود، مسئله کاسپی و مشکل مرتبط دیگری به نام رابطه شتاب شعاعی را حل می‌کند.

این تیم در مقاله جدید خود می‌نویسد: “در این مقاله، ما دیدگاه دیگری را برای اصلاح چارچوب استاندارد ماده تاریک سرد پیشنهاد می‌کنیم و آن را قادر می‌سازیم تا منحنی‌های چرخش‌ کهکشان‌های مشاهده شده را به طور دقیق توصیف کند و در عین حال رابطه شتاب شعاعی را به طور صادقانه بازتولید کند.”

“معرفی چنین اتصالی می‌تواند موفقیت ماده تاریک سرد را در مقیاس‌های بزرگ کیهانی حفظ کند و در عین حال رفتار آن را در سیستم‌های کهکشانی بهبود بخشد.”

اتصال غیرحداقلی کمی اشتباه است. این بدان معناست که ماده تاریک مستقیماً با یک انحنای در فضا ـ زمان به نام تانسور اینشتین متصل می‌شود. به زبان ساده، این نوع جدیدی از برهمکنش بین ماده تاریک و گرانش است. اگر متصل شدن غیر حداقلی اتفاق بیفتد، ماده تاریک با فضاـ زمان به روشی متفاوت از ماده معمولی برهمکنش می‌کند.

نویسندگان می‌گویند: «این ویژگی ماده تاریک، قطعه‌ای از فیزیک بنیادی عجیب و غریب جدید نیست.

می‌توان وجود این اتصال غیرحداقلی را تنها با فیزیک شناخته شده توضیح داد.

این فقط یک فرضیه است و اگرچه به نظر می‌رسد با داده‌های رصدی که تاکنون در اختیار داریم به خوبی مطابقت دارد، اما ماده تاریک هنوز یک جانور پیچیده است. برای تعیین اینکه آیا متصل شدن غیرحداقلی واقعاً یکی از ویژگی‌های ماده تاریک است یا فقط فرضیه دیگری است که ما را به جلو می‌راند تا کشف کنیم واقعاً چه اتفاقی می‌افتد، به تحقیقات بیشتری نیاز داریم.

نویسندگان در بیانیه مطبوعاتی خاطرنشان کردند: «آینده ماده تاریک روشن تر به نظر می‌رسد.

“مطالعات بیشتری برای بررسی تمام پیامدهای جالب این ویژگی جدید پیشنهادی ماده تاریک انجام خواهد شد. اگر کشف کنیم که این اتصال غیرحداقلی می‌تواند سایر سوالات بی‌پاسخ کیهان را حل کند، تعجب نخواهیم کرد.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

This Is How Dark Matter And Regular Matter ‘Talk’ to Each Other, Claims Wild New Paper

JACINTA BOWLER 2 MAY 2022

https://www.sciencealert.com/wild-new-paper-suggests-the-way-dark-matter-and-regular-matter-are-talking-to-each-other