الكاتب : نيكلاس غرانلوند نيلسين، جامعة جنوب الدنمارك
المترجم : ابو طه / عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ١٠٨ لسنة ٢٠١٨
التصنيف: ابحاث الكونيات
By: Niklas Grønlund Nielsen, CP3-
Origins, University of Southern Denmark.
يمكن لمعظم الناس الذين يتقاضون رواتب أن يكونوا واثقين تمامًا من أن موضوع عملهم موجود بالفعل. يختلف الفيزيائيون الذين يدرسون المادة المظلمة عن معظم الناس في هذا الصدد. بغض النظر ، يواصل العلماء الشباب الموهوبون تكريس حياتهم المهنية لهذا الموضوع. لماذا؟
 |
تحتوي مجموعة مجرة آبيل ١٦٨٩ على حوالي ألف مجرة وتريليونات من النجوم. من خلال دراسة صور مجموعة المجرات ، فقد حسب العلماء أن المادة المظلمة تشكل حوالي ٢٣ في المائة من جميع المواد والطاقة في الفضاء (الائتمان: NASA / ESA / STScI / AURA / Dominion Astrophysical Observatory / JHU / J. Blakeslee and H. Ford )
|
ليس الأمر أن المادة المظلمة تنتظر لأن تُكتشف. وبعيدا عن ذلك ، فإن المادة المظلمة كظاهرة راسخة ، ولدينا الكثير من الأدلة المقنعة التي تشير إلى أنها متوفرة بأكثر من خمس مرات من نظيرتها المضيئة.
بالأحرى ، تكمن المشكلة في أن مجموعة القرائن الكثيرة جداً على المادة المظلمة تتوقف كليًا على تأثيرات الجاذبية. إذا اتضح أن الجاذبية تعمل بشكل غريب أكثر مما تصوره نيوتن ، فإن التأثيرات التي ننسبها إلى جسيم المادة المظلمة يمكن أن تكون سراباً. وقد نضطر إلى رفض فرضية المادة المظلمة برمتها إلى لوحة شرف النظريات العلمية المهملة.
لتأكيد براديغم ( نموذجنا) اخيراً ، محبو المادة المظلمة ، مثلي انا ، يحتاجون إلى إمساك أو هلق جسيم مادة مظلمة ، حتى نتمكن من إثبات ، لمرة وإلى الأبد ، أن المادة المظلمة مخلوقة فعلاً من المادة.
أي شيء يذهب في الظلام
لذا ، كيف تبدو المادة المظلمة على أية حال؟ حسنا ، هذا يعتمد على تفضيلاتك preferences!
تنوع المرشح candidate المفترض للمادة المظلمة هو أمر محير واقعاً. ويشمل الجسيمات المتنافسة الجادة جسيمات ذات نصف قطر كبير كالمجرات ، بالإضافة إلى جسيمات دقيقة جدًا نصف قطرها كوادريليون ( ١٥ صفراً بعد الواحد ) مرة أصغر من البروتون.
لا تحتاج حتى إلى أن تتكون من جسيمات على الإطلاق ، فالمادة المظلمة يمكن أن تكون ثقوبًا صغيرة في نسيج من فضاء وزمن تسمى الثقوب السوداء البدائية.
في أي تجربة أعدت للعثور على المادة المظلمة، ينبغي أولاً أن تُختار فرضية ويُشرع في إثباتها أو دحضها.
ومع ذلك ، فإن قائمة الجسيمات المرشحة checklist طويلة جدا ، والعديد من الأفكار لا يمكن اختبارها تجريبيا باستخدام التكنولوجيا الحالية.
المشتبه به المعتاد هو WIMP
تمتلك فيزياء الجسيمات تقاليد طويلة ويفتخر بها في إعطاء أسماء سخيفة إلى جسيمات افتراضية. وكمثال سخيف بشكل خاص ، الجسيم المعروف باسم WIMP ، والذي ، على الرغم من اسمه ، هو واحد من أقوى الجسيمات المرشحة للمادة المظلمة.
داخل مصادم الهادرون الكبير ، أكبر وأقوى مسرع جسيمات في العالم. من خلال تحطيم البروتونات معًا ، يأمل العلماء في اكتشاف جسيمات لم تكتشف بعد ، مثل WIMPS. (الصورة: سيرن)
الاسم الذي يبدو غريباً هو في الواقع اختصار لخصائص الجسيمات: الجسيمات الضخمة المتفاعلة بشكل ضعيف. بمعنى أن الجسيم ضخم بحيث ينجذب نحو جسيمات أو أجسام أخرى ، لكنه يتفاعل بشكل ضعيف مع عالمنا المرئي.
في اجزاء الثواني الأولى بعد الانفجار الكبير، كان كوننا حاراً وكثيفاً بشكل لا يصدق. هذا الحساء البدائي هو حيث حدثت الولادة المفترضة لـ WIMP. متسلحين بمعرفة كيف توسع الكون وبرد ، يمكننا حساب عدد ال WIMPs التي تكونت تحت هذه الظروف بدقة.
من اللافت للنظر أن هذا الحساب يتركنا مع عدد من ال WIMPs التي تتطابق إلى حد كبير مع الكمية الملموسة للمادة المظلمة. بعبارة أخرى ، افترضنا جسيمًا بخصائص نتوقع العثور عليه في المادة المظلمة ، وبدون افتراضات إضافية ، فإن معرفتنا بتاريخ الكون تعني أنها ستظهر بالكمية الصحيحة! حسنًا ، يبدو هذا مبالغ فيه الى درجة لا بمكن ان يكون صحيحًا.
الخط الزمني الكوني. ما زال العلماء لا يفهمون طبيعة المادة المظلمة ، لكنهم يشكون في أنها تكونت في الغالب من جسيمات غريبة ، مثل WIMPS ، التي تكونت عندما كان عمر الكون جزءًا من الثانية. (الرسم التوضيحي: NASA / CXC / M.Weiss)
المعجزات لا تحدث ، صحيح؟
هذه المصادفة المذهلة للأرقام هي ما يشير إليه متحمسين مؤيدو ال WIMP بـ "معجزة ال WIMP" . المعجزة ربما تكون قوية جدًا ككلمة - ولكن نموذج ال WIMP يقدم شرحًا بسيطًا للغاية يمكن أن يفسر كل المادة المظلمة مرة واحدة ، وبالتالي يجتاز اختبار شفرة / نصل أوكام Occam's razor:: فالنظريات التي تعمل أقل الافتراضات هي على الأرجح صحيحة. ( *انظر المزيد من التعريف عن نصل أوكام في نهاية المقال)
ولكن ما هو أفضل من بساطته هو أنه قابل للاختبار! التفاعلات نفسها المسؤولة عن استحداث ال WIMPs في المقام الأول تسمح لنا بإنشاء تجارب للعثور عليها - ما يسمى "بأجهزة الكشف المباشرة".
للأسف ، فإن أجهزة الكشف التي تم إنشاؤها للعثور على WIMPs لم تعثر على شيء. وحتى الآن ، يبدو أن "معجزة WIMP" قادتنا الى مطاردة أوز بري لعشرات العقود من الزمن.
لا يزال الفيزيائيون يأملون في اكتشاف ال WIMP ، ولكن إذا ظهر في نهاية المطاف ، فسيبدو بالتأكيد مختلفًا عما تخيلناه.
من ناحية أخرى ، إذا لم يظهر ال WIMP أبدًا ، فإن تجارب الاكستشاف المباشر سيلغي بعض الجسيمات المرشحة من على قائمة الجسيمات المتنافسة ، وإن كان ذلك بتكلفة ضخمة. ولكن ، كمكافأة إضافية ، دفعَ البحث عن ال WIMPs تكنولوجيا اجهزة الكشف إلى أطوال مثيرة للإعجاب. بعض هذه التطورات قد أعيد استخدامها في فروع أخرى من الفيزياء ، مثل فيزياء النيوترينو neutrino. لذلك حتى بالنتيجة السلبية في مهمتها الأساسية ، فإن الجهد المبذول للعثور على الWIMP لم يكن عبثاً.
شفرة (أوكام) لا تقطع دائماً
يتكون الجزء المرئي من كوننا من قائمة محدودة للغاية من مكونات: الكواركاتquarks و اللبتونات leptons (كالإلكترونات والنيوترينواتelectrons و neutrinos ) ، وأربعة قوى تسمح للجسيمات بالتفاعل. من الكتل البنائية المتواضعة هذه يأتي كل التنوع - من النجوم في السماء ، إلى الحياة على الأرض - كل ذلك يمكن أن يـختزل في تكوينات معقدة من هذه المكونات البسيطة.
لا يوجد سبب جوهري بأن الجزء المظلم من عالمنا يجب أن يكون أقل تنوعا من الجزء المرئي. حتى يتمكن المرء أن يتخيل أن المادة المظلمة تتحد مع النجوم المظلمة والكواكب والحياة ، التي توجد تمامًا بمنأى عن عن عالمنا. بالنسبة لها ، نحن المادة المظلمة!
ومع ذلك ، فإن تصميم تجارب للبحث عن المادة المظلمة يعد أمرًا عمليًا ، ومن الصعب البحث عن أكثر من شيء واحد في الوقت نفسه. وبالتالي،نميل إلى التمسك بشفرة أوكام ونحاول العثور على أبسط الحلول الممكنة لمسألة المادة المظلمة.
لسوء الحظ ، فإن شفرة أوكام ليست نظرية رياضية ، والطبيعة لا تهتم بمدى احتمالية "النظريات" المختلفة وفقًا لعلماء الفيزياء. في الحقيقة ، قد تفسح نماذجنا المبسطة للمادة المظلمة المجال لواقع أكثر تعقيدًا وفوضوياً .
في هذه الحالة ، لن نرى أبدًا اكتشافًا كبيرًا للمادة المظلمة ، لكننا نعرف تدريجياً قطعاً صغيرة من الأحجية الهائلة.
ما زلنا نعتقد أن المادة المظلمة مخلوقة من جسيمات تنجذب لبعضها - لكن الشيء الوحيد الذي نعرفه بالتأكيد هو أنها ستكون مادة بحث للفيزيائيين لسنوات كثيرة قادمة.
ليس هناك أي ضمان على الإطلاق أننا سنكتشف جسيم المادة المظلمة. لكن قد ننجح ! وهذا يمكن أن يغير فهمنا عن كل شيء.
لمصدر:
http://sciencenordic.com/whats-dark-matter
+تعريف لشفرة (نصل( أوكام
شفرة او نصل أو موس أوكام: وهو قانون الجهد الأقل أو قانون القصد وهو مبدأ حل المشاكل . عندما تُقدم حلول متنافسة ( الكل منها يصلح ليكون حلاً) للمشكلة ينبغي على الشخص ان يختار الحل الذي يعمل اقل الأفتراضات. لهذا القانون تطبيقات علمية ودينية واقتصادية عديدة تُننسب هذه الفكرة إلى وليام أوكهام (حوالي ١٢٨٧-١٣٤٧) ، الذي كان راهباً فرنسيسياً انكليزياً وفيلسوفاً وعالم دين
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛
https://adnan-alhajji.blogspot.com/?m=1
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق