جرم ذرات ماده‌ی تاریک چقدر است؟

جرم ذرات ماده‌ی تاریک چقدر است؟
شناسه خبـر : ۷۱۸۱۲ سه شنبه ۵ اسفند ۱۳۹۹ - ۱۲:۳۰

به گزارش موج خبر

مجله ایلیاد/در مقاله‌ی جدیدی که مجله‌ی Physics Letters B منتشر کرده است، دو فیزیکدان نظری از دانشگاه ساسکس، نشان داده‌اند که گرانش کوانتومی می‌تواند حداقل و حداکثر جرم ذرات کاندیدای ماده‌ی تاریک را مشخص کند. حد پایین جرم این ذرات به‌وسیله‌ی برهمکنش نیروهای نوع پنجم تعیین می‌شود و حد بالای آن بوسیله‌ی طول عمر ذرات محتمل ماده‌ی تاریک مشخص می‌شود.

شواهد مستحکمی وجود دارد که نشان می‌دهد جهان ما بیشتر شامل ماده‌ی تاریک است و این مواد را نمی‌توان با مدل استاندارد فیزیک ذرات شرح داد.

دلایل وجود ماده‌ی تاریک مستحکم هستند، زیرا رصدهای اخترفیزیکی و کیهانی نشان از وجود این ماده دارند. به عنوان مثال، پرتو‌های مایکروویو پس‌زمینه‌ی کیهانی و یا خمیدگی‌های دورانی کهکشان‌ها دارای فیزیک متفاوتی هستند و نشان از تکامل جهان دارند، ولی هر دوی آ‌ن‌ها نیازمند این هستند که حدود ۷۵ درصد محتوای ماده در جهان شامل ماده‌ی تاریک باشد.

پروفسور «خاویر کالمت» و دانشجوی وی «فولکرت کویپرز» این فرضیه را قطعی دانسته‌اند که تنها نیروی عمل‌کننده بر ماده‌ی تاریک فقط «گرانش» است. طبق محاسبات آن‌ها جرم ذرات ماده‌ی تاریک باید بین ۱۰-۳ تا ۱۰۷ الکترون ولت باشد. در گذشته بازه‌ی محتمل جرم ذرات ماده‌ی تاریک بین ۱۰-۲۴ تا ۱۰۱۹ تخمین زده می‌شد که بازه‌ی بسیار وسیعی بود و اکنون بسیار کوچک‌تر شده است.

کشف دانشمندان از یک نظر دیگر نیز اهمیت بالایی دارد. اگر مشخص شود که جرم ماده‌ی تاریک خارج از بازه‌ی تعیین شده توسط دانشمندان است، مشخص می‌شود که نیروی دیگری غیر از گرانش نیز بر ذرات ماده‌ی تاریک اثر می‌گذارد.

پروفسور کالمت می‌گوید: «برای اولین بار است که به کمک گرانش کوانتومی جرم ماده‌ی تاریک محاسبه می‌شود. از اینکه تا کنون کسی این کار را انجام نداده بود، شوکه شدیم. ما نشان دادیم که اگر نیروهای ناشناخته‌ی اضافی بر روی ماده‌ی تاریک اثر نکنند، ذرات ماده‌ی تاریک نه می‌توانند فوق سبک باشند و نه می‌توانند بیش از حد سنگین باشند. این موضوع از دو جهت به دانشمندان کمک می‌کند؛ گستره‌ی تحقیقات بر روی ذرات محتمل ماده‌ی تاریک را متمرکزتر از گذشته می‌کند و همچنین مشخص می‌کند که آیا نیروی دیگری نیز بر روی ماده‌ی تاریک اثر می‌کند یا خیر؟ کار ما به فیزیکدانان آزمایشگاهی کمک می‌کند تا نگاه دقیق‌تری به ماهیت واقعی ماده‌ی تاریک داشته باشند.»