هذه بداية مقال أطول.
المحتوى: “
بفضل الجاذبية، على الأقل نحن على دراية بوجود المادة المظلمة. ونعلم أيضًا أنها وفيرة بشكل غريب، حيث تمثل حوالي 85 بالمائة من كل المادة في الكون.
بخلاف ذلك، ومع ذلك، فنحن في حيرة من أمرنا. نحن لا نعرف ماهية المادة المظلمة أو من أين أتت، وإذا كانت مصنوعة من نوع من المادة ذات التفاعل الضعيف، فلا نزال غير قادرين على اكتشاف جسيم واحد منها مباشرة.
وفقًا لدراسة نظرية أجراها باحثان من جامعة كولجيت في الولايات المتحدة، فإن فشلنا المستمر في كشف المادة المظلمة – حتى مع استخدام طرق الكشف الجديدة شديدة الحساسية – يبرر إعادة النظر في طبيعة وأصول هذه المادة الغامضة المحتملة.
”
بدلاً من نشأتها من الانفجار العظيم Big Bang مع المادة الباريونية العادية، فقد تكون المادة المظلمة قد نشأت في وقت لاحق قليلاً في “انفجار مظلم كبير” خاص بها، كما يكتب مؤلفو الدراسة. وقد تسكن الآن قطاعًا مظلمًا منفصلًا إلى حد كبير عن قطاعنا المرئي، لا تتفاعل إلا من خلال الجاذبية.
لقد علمتنا الجاذبية القليل مما نعرفه عن المادة المظلمة حتى الآن. نطلق على هذه المادة الشبحية اسم المادة المظلمة لأنها لا تتفاعل مع الضوء أو الإشعاع الكهرومغناطيسي الآخر، مما يجعلها غير مرئية لنا.
ومع ذلك، وبالنظر إلى تأثيرها الجاذبي على المجرات وعناقيد المجرات – بالإضافة إلى أدلة أخرى، مثل تأثيرها على إشعاع الخلفية الكونية – لدينا أدلة قوية على وجود المادة المظلمة. لكننا ما زلنا في الظلام بشأن كل شيء تقريبًا، بما في ذلك ماهيتها ومن أين أتت.
ركز البحث عن المادة المظلمة بشكل كبير على الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف [[LINK2]]، أو ما يُعرف اختصارًا بـ WIMPs. وهذه الجسيمات الأولية المُفترضة تتفاعل عبر قوتين من القوى الأساسية الأربع: الجاذبية والقوة النووية الضعيفة (ولكن ليس الكهرومغناطيسية أو القوة النووية القوية).
لم تسفر عقود من البحث عن أي تأكيد لوجود جسيمات WIMPs، مما قلل من جاذبيتها بعض الشيء وحوّل المزيد من الاهتمام العلمي نحو تفسيرات أخرى محتملة للمادة المظلمة.
يقول مؤلفا الدراسة الجديدة، الفيزيائي كوزمين إلي وباحث المرحلة الجامعية الأولي ريتشارد كيسي، في كتابتهما: “مع استمرار جسيمات WIMPs في الإفلات من الاكتشاف، يصبح من الأهمية بمكان بشكل متزايد النظر في القطاعات المظلمة التي تنفصل بقوة عن القطاع المرئي”.
في عام 2023، اقترح باحثان آخران هما كاثرين فريز ومارتن وينكلر من جامعة تكساس في أوستن [[LINK5]]نظريةً شيقةً: ربما تكون المادة المظلمة قد تشكلت بشكل منفصل عن التمدد الكوني الأولي في انفجار كبير ثانٍ، أطلقا عليه اسم الانفجار الكبير المظلم.
هذا من شأنه أن يُشكّل الطريقة التي يتصور بها العديد من العلماء حاليًا هذه الحقبة المحورية، حيث تنشأ كل من المادة والإشعاع في الكون (بما في ذلك المادة المظلمة، أياً كان ماهيتها) من نفس قطاع الفيزياء.
ولكن، وفقًا لفريز و وينكلر، فإن الانفجار الكبير المظلم يتوافق مع الأدلة على وجود المادة المظلمة – طالما حدث بسرعة، في غضون شهر تقريبًا من الانفجار الكبير الأول.
في هذا السيناريو، تنشأ جسيمات المادة المظلمة من اضمحلال مجال كمومي يتصل فقط بالقطاع المظلم أو الخفي؛ وهي مجموعة افتراضية من الجسيمات والقوى تتجاوز معرفتنا الحالية بالفيزياء.
سيُطلق الانفجار العظيم المظلم انتقالًا طورًا أوليًّا كوزمولوجيًا في القطاع المظلم، مما يُقارَن بالتغيرات التي أحدثتها تحولات الواقع في قطاعنا المرئي بعد الانفجار العظيم الأول، والتي حوّلت طاقة الفراغ إلى بلازما ساخنة من الإشعاع والجسيمات.
في دراستهما الجديدة، يتعمّق آيلي وكيسي في هذه الفكرة، مستكشفين جدواها واختبارًا مجموعة من سيناريوهات الانفجار العظيم المظلم المختلفة التي تتوافق مع البيانات التجريبية الموجودة.
يساعد عملهما على تقوية الحجة التي قدّمها فريز وونكلر، ليس فقط بتأكيد إمكانية حدوث انفجار عظيم مظلم، بل أيضًا بتقييم شامل لمجموعة الطرق التي كان من الممكن أن يتكشف بها مثل هذا الحدث.
ومن بين نتائجهم، يكشف إيلي وكيسي مجموعة غير مُفحَصة سابقًا من المعايير المحتملة لفجر المادة المظلمة. كما يضعان خيارات لاختبار هذا المفهوم بشكل أكبر، بما في ذلك وجود آثار قابلة للكشف – مثل موجات الجاذبية – خلفتها هذه السيناريوهات.
وبينما يبدو من غير المحتمل أن تكشف المادة المظلمة عن أسرارها بسهولة، إلا أن هناك سببًا للتفاؤل بأننا سنحل هذا اللغز الكوني، كما يلاحظ.
فعلى سبيل المثال، أعلن باحثون من تعاون أبحاث نانوغراف – وهو جزء من آي بي تي إيه – في عام 2023 أنهم وجدوا أدلة على وجود خلفية موجات الجاذبية في الكون.
وقد يساعد هذا في اختبار مفهوم الانفجار العظيم المظلم، كما يقول إيلي وكيسي، مما يمهد الطريق لمزيد من الأبحاث التي قد تلقي أخيرًا بعض الضوء على المادة المظلمة.
وقد نُشرت الدراسة في مجلة Physical Review D.
المصدر: المصدر