هل كان بإمكاننا اكتشاف المادة المظلمة بالفعل؟
هذا هو السؤال المطروح في ورقة جديدة نُشرت في 12 فبراير في مجلة الفيزياء ج. أوضح المؤلفون كيف يمكن أن تصنع المادة المظلمة من جسيم معروف باسم سداك دارك (2380) ، والذي تم اكتشافه على الأرجح في عام 2014.
المادة المظلمة ، التي تمارس سحب الجاذبية ولكنها لا تنبعث منها ضوء ، ليست شيئًا يلمسه أو يراه أحد. نحن لا نعرف ما هو مصنوع ، وأصبحت عمليات البحث عن عدد لا يحصى من الأشياء فارغة. لكن الغالبية العظمى من الفيزيائيين مقتنعون بوجودها. يتم نشر الأدلة في جميع أنحاء الكون: مجموعات النجوم تدور بسرعة أكبر بكثير مما ينبغي ، والتشوهات الغامضة للضوء عبر سماء الليل ، وحتى الثقوب المثقبة في مجرتنا بواسطة تأثير غير مرئي يشير إلى وجود شيء هناك - مما يشكل معظم من كتلة الكون - التي لم نفهمها بعد.
تتضمن معظم نظريات المادة المظلمة على نطاق واسع فئات كاملة من الجسيمات التي لم يسبق رؤيتها من خارج النموذج القياسي للفيزياء ، وهي النظرية السائدة التي تصف الجسيمات دون الذرية. معظم هذه تتناسب مع واحدة من فئتين: المحاور خفيفة الوزن و WIMPs ثقيلة الوزن أو الجزيئات الضخمة التي تتفاعل بشكل ضعيف. هناك نظريات أخرى أكثر غرابة تتضمن أنواعًا غير معروفة من النيوترينوات أو فئة نظرية من الثقوب السوداء المجهرية. ولكن نادرًا ما يقترح أحد أن المادة المظلمة مصنوعة من شيء نعرفه بالفعل.
كسر ميخائيل باشكانوف ودانييل واتس ، الفيزيائيان في جامعة يورك في إنجلترا ، هذا القالب ، بحجة أن d * (2380) hexaquark ، أو "d-star" ، يمكن أن يفسر جميع المواد المفقودة.
الكواركات هي جسيمات فيزيائية أساسية في النموذج القياسي. ثلاثة منها مرتبطة ببعضها البعض (باستخدام جزيئات تُعرف باسم الغلوونات) يمكنها أن تصنع بروتونًا أو نيوترونًا ، وهي اللبنات الأساسية للذرات. رتبها بطرق أخرى وستحصل على جسيمات مختلفة وأكثر غرابة. النجم d هو جسيم سداسي الشحنة موجب الشحنة يعتقد الباحثون أنه كان موجودًا لشظية من الثانية خلال تجربة 2014 في مركز أبحاث Jülich بألمانيا. لأنه كان عابرًا جدًا ، لم يتم تأكيد اكتشاف d-star تمامًا.
لم تستطع النجوم الفردية أن تفسر المادة المظلمة لأنها لا تدوم لفترة كافية قبل أن تتحلل. ومع ذلك ، أخبر باشكانوف Live Science ، في وقت مبكر من تاريخ الكون ، أن الجزيئات ربما تكون قد تجمعت معًا بطريقة من شأنها أن تمنعها من الانحلال.
يحدث هذا السيناريو مع النيوترونات. قال باشكانوف إن إخراج النيوترون من النواة يتحلل بسرعة كبيرة ، لكن امزجه مع النيوترونات والبروتونات الأخرى داخل النواة ، ويصبح مستقرا.
وقال باشكانوف "تتصرف Hexaquarks بالطريقة نفسها تمامًا".
افترض باشكانوف وواتس أن مجموعات من النجوم d يمكن أن تشكل مواد تعرف باسم مكثفات Bose-Einstein ، أو BECs. في تجارب الكم ، تتشكل BECs عندما تنخفض درجات الحرارة منخفضة جدًا بحيث تبدأ الذرات في التداخل والمزج معًا ، مثل البروتونات والنيوترونات داخل الذرات. إنها حالة مادة متميزة عن المادة الصلبة.
في وقت مبكر من تاريخ الكون ، كان من الممكن أن تلتقط خلايا BEC هذه الإلكترونات الحرة ، وتشكل مادة مشحونة بشكل محايد. كتب علماء الفيزياء أن نجم DEC المشحون بحيادية سيتصرف إلى حد كبير مثل المادة المظلمة: غير مرئية ، تنزلق عبر مادة مضيئة دون أن تصطدم بها بشكل ملحوظ ، ولكنها تمارس سحب جاذبية كبير على الكون المحيط.
السبب في عدم سقوطك من خلال كرسي عند الجلوس عليه هو أن إلكترونات الكرسي تدفع ضد إلكترونات ظهرك ، مما يخلق حاجزًا من الشحنات الكهربائية السلبية التي ترفض عبور المسارات. وقال باشكانوف إنه في ظل الظروف المناسبة ، فإن BECs المصنوعة من سداسيات مائية مع إلكترونات محاصرة لن يكون لها مثل هذه الحواجز ، حيث تنزلق عبر أنواع أخرى من المواد مثل الأشباح المحايدة تمامًا.
ربما تكون هذه BECs قد تشكلت بعد الانفجار العظيم بوقت قصير ، حيث انتقل الفضاء من بحر بلازما الكواركات الساخنة مع عدم وجود جزيئات ذرية مميزة في عصرنا الحديث بجسيمات مثل البروتونات والنيوترونات وأبناء عمومتهم. في اللحظة التي تشكلت فيها تلك الجسيمات الذرية الأساسية ، كانت الظروف مثالية لسرطان BECs السداسي من أجل الترسيب من بلازما الكوارك-جلون.
وقال باشكانوف "قبل هذا التحول كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية وبعد ذلك كانت الكثافة منخفضة للغاية."
وقال باشكانوف إنه خلال هذه الفترة الانتقالية ، كان من الممكن أن تتجمد الكواركات إما إلى جزيئات عادية ، مثل البروتونات والنيوترونات ، أو إلى سداسيات BECs التي قد تشكل اليوم مادة مظلمة. وكتب الباحثون أنه إذا كانت هذه BECs السداسية موجودة هناك ، فقد نتمكن من اكتشافها. على الرغم من أن BECs طويلة العمر ، إلا أنها تتحلل في بعض الأحيان حول الأرض. وسيظهر هذا الاضمحلال كتوقيع معين في أجهزة الكشف المصممة لرصد الأشعة الكونية ، ويظهر كما لو كان قادمًا من كل اتجاه في وقت واحد كما لو كان المصدر يملأ كل المساحة.
وكتبوا أن الخطوة التالية هي البحث عن هذا التوقيع.
