المؤلف : دان هوبر الباحث المشارك في الفيزياء الفلكية النظرية في مختبر مسرع فيرمي الوطني والأستاذ المشارك في علم الفلك والفيزياء الفلكية، جامعة شيكاغو
المترجم : ابو طه/ عدنان احمد الحاجي
المقالة ٤٨٢ لسنة ٢٠١٧
Dark matter: The mystery substance physics still can’t identify that makes up the majority of our universe
بشرت العقود القليلة الماضية عن عصر مدهش في علم الكونيات. وقد سمحت لنا مجموعة متنوعة من القياسات عالية الدقة بإعادة بناء تاريخ الكون بتفاصيل رائعة.
وعندما نقارن قياسات مختلفة - لمعدل اتساع الكون، أنماط الضوء الصادرة من تكون الذرات الأولى، والتوزيعات في فضاء المجرات وتجمعات المجرات، ووفرة الأنواع الكيميائية المختلفة - نجد أنها جميعا تحكي القصة نفسها وكلها تؤيد نفس سلسلة الأحداث .
 |
| علماء الفلك يتعرفون على التوزيع المكاني للمادة المظلمة بطريقة غير مباشرة من خلال جاذبيتها لأجسام اخرى |
ولكن على الرغم من هذه النجاحات الكبيرة جدا، لا يزال هناك الكثير الذي يمكن تعلمه. وفي بعض النواحي، أثارت الاكتشافات التي أجريت في العقود الأخيرة العديد من الأسئلة الجديدة كالتي أُجيب عليها.
 |
| التجارب في مختبر مسرع CERN تحاول التركيز على التعرف على مكونات المادة المظلمة. ، لكن للأسف بغير نجاح حتى الأن |
واحدة من أكثرها ازعاجاً كانت في سبر أغوار الأشياء التي يتكون منها الكون في الواقع. وقد حددت الملاحظات الكونية متوسط كثافة المادة في الكون بدقة عالية. ولكن تبين ان هذه الكثافة أكبر بكثير مما يمكن أن يُبرر بالذرات العادية.
بعد عقود من القياسات والنقاش، نحن الآن واثقون من أن الغالبية الساحقة من مادة الكون - حوالي ٨٤ ٪ - لا تتكون من ذرات، أو أي مادة أخرى معروفة. على الرغم من أننا يمكن أن نشعر بالجاذبية من هذ المادة الأخرى، وبإمكاننا بوضوح ان نقول أنها هناك، لكن ببساطة لا نعرف ما هي. هذه الاشياء الغامضة وغير المرئية، أو على الأقل هي كذلك تقريبا. ولأنه لا يوجد عندنا اسم أفضل لها ، أسميناها "المادة المظلمة". ولكن تسمية شيء مختلف جدا عن فهمه .
منذ ان علمنا تقريباً أن المادة المظلمة موجودة، فإن الفيزيائيين وعلماء الفلك كانوا يبتكرون طرقا لمحاولة معرفة مما تتكون هذا المادة. فقد قاموا ببناء كاشفات فائقة الحساسية، ونشروها في مناجم عميقة تحت الأرض، في محاولة لقياس الآثار اللطيفة لجزيئات المادة المظلمة الفردية التي تصطدم بالذرات.
لقد قاموا ببناء تلسكوبات غريبة - حساسة لا للضوء البصري ولكن لأشعة غاما الأقل شيوعاً والأشعة الكونية والنيوترينو - للبحث عن الإشعاع العالي الطاقة الذي يعتقد أنه عن تفاعلات جزيئات المادة المظلمة.
وقد بحثنا عن علامات على المادة المظلمة باستخدام آلات مدهشة والتي تسارع حزمة من الجسيمات - عادة ما تكون بروتونات أو إلكترونات - إلى أعلى سرعات ممكنة، ومن ثم تحطيمها ببعضها البعض في محاولة لتحويل طاقتها إلى مادة. والفكرة هي أن هذه الاصطدامات يمكن أن تخلق مواد جديدة وغريبة، ربما بما فيها أنواع الجسيمات التي تشكل المادة المظلمة للكون .
منذ العقد الأخير تقريباً ، كان معظم علماء الكون - بمن فيهم انا - واثقين بشكل معقول من أننا سنبدأ قريبا في حل لغز المادة المظلمة. بعد كل شيء، كان هناك برنامج تجريبي طموح في الأفق، والذي كنا نتوقع أن يمكننا من تحديد طبيعة هذه المادة والبدء في قياس خصائصها. وشمل هذا البرنامج أقوى مسرع للجسيمات في العالم - مصادم هادرون الكبير - فضلا عن مجموعة من التجارب الجديدة الأخرى والتلسكوبات القوية.
ولكن الأمور لم تتجلى بالطريقة التي توقعناها. على الرغم من أن هذه التجارب والملاحظات قد نفذت كما أملنا بل بأفضل مما كنا نأمل، ولكن لم تكن هناك اكتشافات.
على مدى السنوات ال ١٥ الماضية، على سبيل المثال، أصبحت التجارب التي صممت للكشف عن جسيمات فردية للمادة المظلمة المحيرة مليون مرة أكثر حساسيةً، ومع ذلك لم تظهر أي علامات على هذه الجسيمات . وعلى الرغم من أن مصادم هادرون الكبير الذي لديه كل المعايير الفنية فد عمل بشكل رائع، وباستثناء البوزون هيغز، لم يتم اكتشاف أي جسيمات جديدة أو ظواهر أخرى.
الحيرة المستعصية للمادة المظلمة قد تركت العديد من العلماء مندهشين ومذهولين . لدينا ما يبدو وكأنه أسباب وجيهة جدا لتوقع امكانية اكتشاف جزيئات المادة المظلمة الآن. ومع ذلك سيستمر البحث، ويتعمق الغموض.
من نواح كثيرة، لدينا من الأسئلة المفتوحة الآن أكثر بكثير مما كان لدينا قبل عقد أو عقدين من الزمان. وفي بعض الأحيان، يمكن أن يبدو أننا كلما قمنا بقياس الكون على نحو أدق ، كلما اصبح فهمنا له أقل. خلال النصف الثاني من القرن العشرين، كان فيزيائيو الجسيمات النظرية في كثير من الأحيان ناجحين جدا في التنبؤ بأنواع الجسيمات التي يمكن اكتشافها عندما أصبحت المسرعات أكثر قوة. لقد كان الأمر رائعا حقا.
ولكن يبدو أن معرفتنا المسبقة بالمستقبل قد وصلت إلى نهايتها - فقد رفضت الجسيمات المتنبأ بها منذ زمن طويل والمرتبطة بنظرياتنا المفضلة والمحفزة جيداً الظهور. ولعل اكتشافات كهذه الجسيمات قريبة جداً، وستعاد ثقتنا قريبا. ولكن في الوقت الراهن، يبدو أن هناك القليل من الدعم لهذا التفاؤل.
ورداً على ذلك، فإن أعداداً كثيرة من الفيزيائيين يعودون إلى سبوراتهم، ويراجعون وينقحون افتراضاتهم. و ب "أنا" مجروحة وبكثير من التواضع، نبذل محاولة يائسة لإيجاد طريقة جديدة لفهم عالمنا.
المصدر:
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق