ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک یکی از مهمترین اسرار کیهانی است که توجه دانشمندان را به خود جلب می کند و اگرچه درصد زیادی از جهان را تشکیل می دهد ، اما ما نمی توانیم آن را ببینیم. در اینجا ، نگاهی به آنچه می دانیم ، چه اتفاقی می افتد و چرا می توانید همه چیز را تغییر دهید.

ماده تاریک چیست؟

اگرچه ماده تاریک به طور مستقیم در جهان توسط هر تلسکوپی دیده نمی شود ، اما یک نوع نامرئی و مرموز از ماده است که بیش از 80 ٪ از مطالب موجود در جهان را تشکیل می دهد. این نور را منتشر نمی کند ، و آن را منعکس یا جذب نمی کند. در حقیقت ، وجود ماده تاریک فقط با تأثیر گرانش بر بدن اطراف آن قابل درک است.

طبق این مطالعه ، ستارگان در کهکشان ها خیلی سریعتر از حد انتظار حرکت می کنند ، که نشان می دهد باید بیش از آنچه مشاهده شده است ، جرم بیشتری وجود داشته باشد. از طرف دیگر ، ساختارهای بزرگی در جهان به گونه ای شکل می گیرند که اگر مواد بیشتری از آنچه در چشم می بینیم وجود داشته باشد ، معنی دارد. این توده نامرئی ساخته شده توسط دانشمندان ماده تاریک آنها تماس می گیرند.

تخمین ها نشان می دهد که کل ترکیب انرژی JAR جهان تقریباً 27 ٪ ماده تاریک است و ماده معمول ، از جمله اتم ، ستاره ، سیارات و ایالات متحده ، فقط حدود 5 ٪ است. بنابراین ، ماده تاریک می تواند کلید چگونگی شکل گیری کهکشان ها ، تکامل جهان و حتی آنچه در عمیق ترین سطح انجام می شود ، باشد.

دلیل ماده تاریک

ماده تاریک دارای نور مخرب نیست و بنابراین به طور مستقیم قابل مشاهده نیست ، اما وجود آن بر اساس شواهد گرانش غیرمستقیم ، از همه مهمتر تأیید می شود.

بازگشت کهکشان ها

وقتی اخترشناسان سرعت ستاره ها را در مرکز کهکشان ها اندازه گیری می کنند ، چیزی عجیب می یابند. ستاره ها خیلی سریعتر از آنچه در برابر توده قابل مشاهده در لبه های کهکشان ها مقاومت می کنند حرکت می کنند. این گرایش نشان می دهد که چیزی نامرئی به کهکشان اضافه می شود و این ستاره ها مانع از پرتاب آنها به فضا می شوند. این توده نامرئی ماده تاریک است.

لنزهای گرانشی

با توجه به نسبیت عام انیشتین ، اشیاء بزرگ می توانند مسیر نور را خم کنند. هنگامی که نور از کهکشان ها یا خوشه های کهکشانی به سمت ما حرکت می کند ، گاهی اوقات از توده های جرم تقریبا نامرئی عبور می کند که مسیر نور را به سمت پدیده ای به نام لنز گرانشی سوق می دهد. شدت این خم بیش از چیزی متناسب با ماده قابل مشاهده است. بر این اساس ، اخترشناسان با بررسی نحوه کارگردانی نور توسط خوشه های کهکشانی توانستند نقشه ماده تاریک را در جهان بسازند.

موهای پس زمینه لوازم آرایشی من (CMB)

تابش کیهانی تابش از دوره Big Bang است و شامل نوسانات دما کوچک است که روش توزیع مواد را در ابتدای جهان نشان می دهد. منطقی است که اگر الگوی این نوسانات فقط در صورت وجود یک ماده تاریک و چگونگی تجمع مواد معمولی باشد. ناسازگاری کوچک در توزیع تابش پس زمینه کیهانی نشان می دهد که یک ماده نامرئی نقش مهمی در مراحل اولیه جهان دارد.

ساختار بزرگ جهان

شبیه سازی های رایانه ای از تکامل جهان ، کهکشان ها و خوشه های کهکشان فقط مقدار زیادی ماده تاریک دارند و ساختارها بدون آن بسیار کوچکتر و کثیف تر خواهند بود.

10 ٪

190،000

171000 تومن

بیش از 100 نفر به این محصول علاقه مند هستند

احتمالاً

علیرغم ده ها سال کار ، دانشمندان هنوز دقیقاً نمی دانند که ماده تاریک چه کاری انجام شده است. آنها می دانند که از اتم های معمولی ساخته نشده اند که ستاره ها ، سیارات و مردم را تشکیل می دهند. ماده معمول “بارونی” نامیده می شود و به نظر می رسد ماده تاریک “غیر سیاه” است. با این حال ، اگر یک ماده تاریک وجود داشته باشد ، باید یک جرم وجود داشته باشد و ماده تاریک بدون جرم هیچ رفتاری برای حل مشکلات موجود ندارد. علاوه بر این ، باید به آرامی در مقایسه با سرعت نور حرکت کند. برخی از کاندیداهای اصلی به عنوان ساختار ماده تاریک به شرح زیر است.

ذرات سنگین با تعامل ضعیف (WIMPS)

یکی از محتمل ترین گزینه ها برای ترکیب ماده تاریک ، ذرات فرضی است که فقط از طریق گرانش ضعیف یا نیروی هسته ای با ماده معمولی در تعامل هستند. اینها جزء کاندیداهای اصلی ماده تاریک هستند. این ذرات دارای جرم هستند و با گرانش و احتمالاً نیروی هسته ای ضعیف در تعامل نیستند ، اگرچه با نور یا سایر امواج الکترومغناطیسی که باعث نامرئی آنها می شود ، تعامل دارند. اگرچه آشکارسازهای بزرگ زیرزمینی عملاً در تلاشند تا یکی از این ذرات دشوار را تعریف کنند ، اما هنوز موفق نشده اند.

نوترینوهای سنگین یا استریل (نوترینو استریل)

نوترینوها ذرات ارواح هستند که با موضوع زیاد تعامل ندارند. نوترینوهای Setrovine یا نوترینوهای نابارور از نوترای معمولی دشوارتر خواهند بود و در صورت وجود ، می توانند بخشی یا کل ماده تاریک را تشکیل دهند. این نوترینوها تقریباً هیچ تعامل با ماده معمول ندارند ، اما ممکن است جرم باشند ، بنابراین ممکن است در نقش ماده تاریک اتفاق بیفتد.

محورها (محورها)

فعالیت ها ذرات بسیار سبک هستند که می توانند در نظریه های متقارن معرفی شوند و نقش ماده تاریک را بازی کنند. این ذرات دارای بسیاری هستند و می توانند به عنوان یک مایع سرد و نامرئی در سراسر منطقه عمل کنند. آنها کاندیدای برجسته دیگری برای ماده تاریک هستند ، زیرا آنها می توانند به حل سایر معماهای فیزیک ، به ویژه مشکل قوی CP در فیزیک ذرات کمک کنند.

جهنم های سیاه اولیه

برخی دانشمندان بر این باورند که می توان ماده تاریک را از طریق سیاهچاله های کوچک در اوایل جهان تهیه کرد. این سیاهچاله ها کوچک و تعریف آن دشوار هستند ، اما این دیدگاه هنوز بعید است.

جستجوی ماده تاریک

دانشمندان از روشهای مختلفی برای کشف یا اثبات ماده تاریک ، از جمله ادراک مستقیم ، ادراک غیرمستقیم و شتاب دهنده ها استفاده می کنند.

با توجه به اینکه ما نمی دانیم ماده تاریک چیست ، یک استراتژی جستجوی متفاوت برای هر نامزد ممکن وجود دارد. در میان ردیاب های غول پیکر ، از تمام ذرات دیگر که در اطراف ما جاری می شوند ، دور خواهد بود و پس از عبور از جهان بر روی سر ، دانشمندان به دنبال سیگنال های برخورد ماده تاریک هستند.

مکاشفه مستقیم

پوشیدن ردیاب های روی زمین احتمالاً قادر به ثبت ماده تاریک نادر با ماده معمولی خواهد بود. برای محافظت از پرتوهای کیهانی ، چنین آزمایشاتی ، که معمولاً در اعماق جهان هستند ، برای توصیف ذرات تعامل تاریک با یک ردیاب طراحی شده اند. آزمایشاتی مانند لوکس-زپلین (LZ) و XenOnnt باعث افزایش حساسیت ادراک به سطوح جدید می شوند.

مکاشفه غیرمستقیم

در این روش ، اشعه مانند گاما یا نوترینو ممکن است در اثر فروپاشی یا برخورد ذرات تاریک ایجاد شود.

شتاب دهنده

این روش از شتاب دهنده های ذرات مانند برخورد بزرگ هادرون (LHC) استفاده می کند ، که انتظار می رود با اثرات انرژی بالا تولید شود. “کالج بزرگ هادونی” (LHC) با ذرات پر انرژی برخورد می کند و به طور بالقوه ذرات تیره ای ایجاد می کند که با وجود تعریف ، انرژی و انگیزه گمشده را در داده های برخورد باقی می گذارد.

مشاهدات نجومی

همچنان با استفاده از تلسکوپ ها ، لنزهای گرانشی و کهکشان ها در سراسر جهان و فضا ، نقشه ای از تجزیه ماده تاریک را ترسیم می کند. رصدخانه ورا روبین و مأموریت اقلیدسی آژانس فضایی اروپا داده های بهتری را ارائه می دهند.

آزمایش های عمل و نوترینو

آزمایش های ویژه مانند ADMX (آزمون Eckery Dark) و جستجوی نوترینوهای نابارور دیگر کاندیداهای احتمالی ماده تاریک.

تفاوت ماده تاریک و انرژی تاریک

هر دو در اصطلاح “تاریک” استفاده می شوند و هر دو قابل مشاهده هستند ، اما تفاوت اساسی بین آنها وجود دارد.

ماده تاریک دارای نیروی گرانشی است و کل جرم جهان و چسبندگی کهکشان ها به یکدیگر را افزایش می دهد و حتی می توان اثر گرانشی را در حرکت اجساد فضایی مشاهده کرد. اما به نظر می رسد انرژی تاریک برعکس و قدرتی که باعث گسترش گسترش جهان می شود ، حرکت می کند. انرژی تاریک حدود 68 درصد و ماهیت جهان را تشکیل می دهد.

به عبارت ساده ، انرژی تاریک یک نیروی مخرب است که جهان را به سمت گسترش شتاب سوق می دهد ، در حالی که وانمود می کند که به عنوان یک چسب کیهانی عمل می کند که اشیاء را در کنار هم نگه می دارد.

آیا ماده تاریک واقعاً آنجاست؟

برخی از فیزیکدانان معتقدند که ممکن است به جای حرکت به سمت شناخت و اثبات وجود ماده تاریک ، نیاز به مرور نظریه نیوتن یا نسبتاً گرانشی داشته باشیم.

چند محقق معتقدند که ماده تاریک وجود ندارد و در عوض ، ممکن است لازم باشد درک گرانش خود را از مقیاس های بزرگ تغییر دهیم. یکی از تئوری های جایگزین پیشرو اصلاح شده Newton Dynamics یا Mond است. این تئوری رفتار گرانش را در شتاب های بسیار کم مانند کهکشان ها تنظیم می کند.

با این حال ، تئوری های mond و مشابه ، به ویژه در پس زمینه کیهانی و لنزهای گرانشی ، در توضیح الگوهای قطعی ، همه شواهد مشکل دارند. بنابراین اکثر دانشمندان هنوز فکر می کنند که ماده تاریک یک مسئله واقعی است.

75،000،000 تومن

بیش از 500 بازدید در 24 ساعت گذشته

اهمیت ماده تاریک در شکل گیری جهان

بدون ماده تاریک ، ساختارهای بزرگ در صفحه کیهان مانند کهکشان ها و خوشه های کهکشانی احتمالاً همانطور که امروز دیدیم اتفاق نمی افتد. ماده تاریک جاذبه بیش از حد ایجاد کرده و باعث ایجاد گازهای کیهانی در مناطق خاصی می شود که سرانجام پایه و اساس ظهور کهکشان ها و ستاره ها را فراهم می کند.

راه حل

ماده تاریک یکی از بزرگترین اسرار فیزیک و کیهان شناسی مدرن است. حتی اگر ما نتوانیم مستقیم آن را ببینیم ، وجود علائم غیرمستقیم در جهان را احساس می کنیم. درک بهتر ماهیت این ماده می تواند نگرش ما را نسبت به ساختار و سرنوشت جهان در آینده ای که خیلی دور نیست ، تغییر دهد.

منابع: فضا ، ناسا ، بریتانیکا

سوالات متداول در مورد ماده تاریک

ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک نوعی ماده ناشناخته است که نور را جذب نمی کند ، بازتاب نمی دهد و پراکنده می شود. بنابراین ، توسط تلسکوپ ها دیده نمی شود ، و دانشمندان آن را فقط از طریق اثرات گرانشی بر روی مواد قابل مشاهده مانند کهکشان ها و خوشه های کهکشانی تعریف کرده اند.

ماده تاریک چیست؟

هیچ پاسخ مشخصی برای این سؤال وجود ندارد ، اما دانشمندان گمان می کنند که ماده تاریک از ذرات ناشناخته با تعامل ضعیف با مواد معمولی ساخته شده است. این موارد شامل WIMP (ذرات سنگین با تعامل ضعیف) یا هنوز هم اقدامات تجربی تأیید نشده است.

آیا ماده تاریک می تواند روی زمین ما را تحت تأثیر قرار دهد؟

از لحاظ تئوریکی ، ماده تاریک جهان و حتی بدن ما را به طور دائم می گذراند ، اما تأثیر قابل توجهی بر ما ندارد ، زیرا تقریباً هرگز در مسئله عادی شکسته نمی شود. با این حال ، دانشمندان در تلاشند تا با ایجاد آشکارسازهای بسیار دقیق ، یک نشانه مستقیم از برخورد ذرات ماده تاریک با مواد معمولی پیدا کنند.

تفاوت بین ماده تاریک و انرژی تاریک چیست؟

ماده تاریک و انرژی تاریک دو مفهوم کاملاً متفاوت هستند و در مقابل یکدیگر قرار دارند که نقش مهمی در ساختار و سرنوشت جهان ایفا می کند. این ماده نامرئی با ماده تاریک ، جرم و گرانش است اما با نور و سایر نیروهای اساسی در تعامل نیست. در مقابل ، انرژی تاریک یک انرژی ناشناخته در سراسر میدان است و دلیل اصلی گسترش شتاب جهان است.