هشت معماى بزرگ

هشت معماى بزرگ

برای مشاهده عکس در سایز اصلی لطفآ کلیک کنید

 

پیشرفت هاى پدید آمده در مسیر کشفیات، در سده گذشته، افق هاى تازه اى را براى درک منشا و خاستگاه کیهان به روى ما گشوده است، لکن هنوز راز و رمزهاى بزرگى باقى است و سالیانى خواهد گذشت تا ستاره شناسان این رموز را کشف کنند.
ممکن است از یاد برده باشیم که در حدود یک قرن پیش، هیچ کس سیاره پلوتو را مشاهده نکرده بود و همین طور ستاره شناسان معتقد بودند که جهان هستى محدود به سر حدات ناحیه درخشانى به نام راه شیرى است.این تصویر از عالم در حالى که ما به قرن ۲۱ پا گذاشته ایم به مراتب پیچیده تر شده است. نظریه نسبیت عام که توسط آلبرت اینشتین ارائه شده است توضیح مى دهد که چگونه گرانش موجب خمیدگى فضا- زمان مى شود و بدین وسیله بیان مى دارد که هر جرم مانند توپ بولینگى که بر روى یک تشک قرار دارد، فرورفتگى اندکى را در سیستم فضا - زمان ایجاد مى کند. در هر حال اینشتین به اشتباه معتقد بود که عالم بدون تغییر است. براى این که نظر خود را در معادلاتش لحاظ کند یک ساختار جدید ریاضى را فرض کرد (ثابت کیهان شناختى)، که این مورد تامین کننده یک نیروى دافعه است که از سقوط عالم در اثر نیروى گرانش خود پیشگیرى مى کند.
ریاضیدان گمنامى به نام الکساندر فریدمن که اهل روسیه بود دریافت که ایده هاى اینشتین در رابطه با گرانش مى تواند بیانگر تفسیرى کاملاً متفاوت باشد، یعنى عالم هستى به جاى آن که پایدارى و ثبات داشته باشد به سوى انبساط و گسترش پیش مى رود.کیهان شناسى بلژیکى به نام جورج لومتر

(Georges Lemaitre)
که یک کشیش کاتولیک بود، نیز از فرضیه جهان در حال انبساط جانبدارى مى کرد.وى در سال ۱۹۲۷ بیان کرد که انتقال مشهور دوپلر در نورى که از سحابى ها (که البته امروزه آن سحابى ها را کهکشان مى نامیم) به ما مى رسد و به سوى طول موج هاى بلندتر میل مى کند بیانگر این نکته است که سحابى ها از زمین دور مى شوند. بدین ترتیب نشان داد که عالم در حال انبساط است.لومتر فرضیه اى را بنیان نهاد که بر طبق آن عالم هستى، از اندازه اى کوچک آغاز شده و تا رسیدن به مقیاس ایده آل خود به پیش مى رود. البته اینشتین این فرضیه را تایید نکرد.در هرحال در سال ۱۹۲۰ ادوین هابل با بهره گیرى از میزان درخشندگى ستارگان متغیر، موفق به ایجاد معیارى براى محاسبه فاصله کهکشان ها شد.
هابل دریافت که هرچه یک کهکشان از زمین دورتر باشد، با سرعت بیشترى از ما فاصله مى گیرد.امروزه معتقدیم که انبساط مذکور، در حقیقت انبساط و گسترش فضا است و نه حرکت کهکشان ها در فضا. (مفهومى که هابل هیچ گاه آن را به طور کامل نپذیرفت)در سال ۱۹۴۸ جورج گاموف و رالف آلفر با بهره گیرى از ایده لومتر و همچنین مشاهدات هابل، نظریه «انفجار بزرگ» خود را ارائه کردند.آنها مدعى شدند که انفجار کیهانى، موجب تشکیل ماده اولیه اى شده است که بى نهایت داغ بوده و در ضمن حاوى نوترون ها و پس مانده هاى حاصل از انهدام آنها بوده است.این ایده عجیب یک پیش بینى قابل آزمایش را در خود نهفته داشت که براى سالیانى از نظر دور مانده بود:«باقى مانده سرد مهبانگ در قالب تابش ریزموج از زمین قابل آشکارسازى است.» در سال ۱۹۶۴ و ۱۹۶۵ رابرت ویلسون و آرنو پنزیاس، دانشمندان لابراتوار اى تى اند تى بل

(AT&Tbell)
از یک رادیو تلسکوپ که براى دریافت اطلاعات از نخستین ماهواره ارتباطاتى طراحى شده بود، استفاده کردند تا علائم مربوط به تابش فراگیر ریزموج را آشکار سازند.
وجود این پارازیت ، کاملاً مستقل از جهت قرارگرفتن آنتن بود. آن دو مجدداً تلسکوپ را تنظیم و آن را تمیز کردند اما سیگنال مذکور همچنان وجود داشت.
این پارازیت رادیویى صرفنظر از این که پنزیاس و ویلسون تلسکوپ خود را به سوى خورشید و یا کهکشان راه شیرى نشانه بروند به شکل سابق خود باقى مى ماند و این مورد بیانگر این مطلب بود که تابش موردنظر، منشاء خورشیدى و یا کهکشانى ندارد. پنزیاس و ویلسون به زودى دریافتند که این پارازیت همان تابش مایکروویو است که گامو و آلفر پیش بینى کرده بودند.
با توجه به موارد فوق، دیگر انفجار بزرگ مطلبى دور از ذهن نبود.در هرحال نظریه انفجار بزرگ مانند تمامى نظریه هاى عظیم قرون گذشته و احتمالاً تمام نظریه هاى بزرگى که در آینده ارائه خواهند شد، بیش از آن که به ابهامات پاسخ روشنى بدهد، سئوالات تازه اى را بر سر راه دانشمندان قرار داد.
در سال ۱۹۹۸ گروه هاى جداگانه اى از ستاره شناسان که سرپرستى آنها برعهده برایان اشمیت (از رصدخانه هاى سایدینگ اسپرینگ و مونت استروملو، واقع در وسترن کریک استرالیا) و سول پرلماتر (آزمایشگاه ملى لورنس واقع در برکلى _ کالیفرنیا) بود به ثبت درخشندگى ابرنواخترهاى دوردست پرداختند تا میزان کندشدن انبساط عالم را محاسبه کنند.هر دو گروه به یافته هایى نائل شدند که هر جزء آن به نوبه خود به اندازه یافته هاى پنزیاس و ویلسون، در رابطه با ریزموج پس زمینه کیهانى غیرمنتظره بود.«کهکشان هاى دوردست که دربردارنده ابرنواختر هستند با سرعتى که با گذشت زمان کاهش پیدا کند از ما دور نمى شوند، بلکه این کهکشان ها با شتاب از ما دور مى شوند.»این کشف مانند تمامى پیشرفت هاى غیرمنتظره علمى که در گذشته روى داده است، مجموعه اى از سئوالات را در رابطه با موضوع مورد بحث پدید آورد. معماهایى که در ذیل مورد بحث قرار خواهند گرفت نشانى از دستاوردهاى سترگ قرن گذشته است و در عین حال ما را آگاه مى سازد که هنوز راه درازى در پیش داریم.

۱- جهان هستى در چند بعد خلاصه مى شود
فى الواقع به جز در نمایش هاى شعبده بازى هیچ کس یک خرگوش را از یک کلاه خالى بیرون نمى آورد، براى ما که در جهانى سه بعدى زندگى مى کنیم. مگر نه؟ ولى شاید هم این طور نباشد. فیزیکدان ها به طور سنتى عالم هستى را با بهره گیرى از چهار بعد ترسیم و تفسیر مى کنند: سه بعد فضایى آشنا و دیگرى بعد زمان.مدل مذکور به ما کمک مى کند تا براى همه چیز توضیح و تفسیرى داشته باشیم، از خمیدگى نور ستارگان در هنگام عبور از کنار خورشید گرفته تا شکل گیرى سیاهچاله ها. اکنون فیزیکدانان به این مطلب مى اندیشند که احتمالاً باید چند بعد فضایى دیگر را به سیستم کنونى بیفزایند.مسئله سلسله مراتب موجبات تحریک فیزیکدانان را فراهم مى سازد. به بیان ساده تر آنان نمى دانند که چرا نیروى جاذبه گرانشى به شدت از سه نیروى بنیادین دیگر یعنى الکترومغناطیس، نیروى قوى و نیروى ضعیف، ضعیف تر است. دو فیزیکدان به نام هاى لیزا راندال از موسسه فناورى ماساچوست در کمبریج و رامان ساندرام از دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور (مریلند) تفسیرى ارائه کرده اند که بر طبق آن بعد دیگرى به ابعاد کنونى اضافه مى شود.در مدلى که آن دو ارائه دادند ما در دنیاى چهار بعدى زندگى مى کنیم و ذرات گراویتون که حامل نیروى گرانشى هستند، در بعدى دیگر واقع اند.اختلافى کوچک در بعد پنجم، میان این دو جهان، موجب کاهش چشمگیر نیروى گرانشى مى شود.نظریه پردازان تئورى ریسمان حتى از این هم فراتر مى روند. آنها چهار نیروى بنیادین فیزیک را در یک مدل یازده بعدى یکپارچه مى سازند، که در آن، حلقه هاى بسیار کوچک و قطعات ریسمانى، بنیادى ترین ذرات هستند.اما حتى خوش بین ترین نظریه پردازان تئورى ریسمان نیز تردید دارند که در آینده نزدیک بتوانند این ریسمان ها را مشاهده کنند.نظریه مذکور پیش بینى مى کند که این ریسمان ها ۱۰۰ میلیون میلیارد برابر کوچکتر از ریزترین ذرات زیراتمى هستند. (منظور ذراتى است که توسط نیرومندترین شتاب دهنده هاى ذرات ایجاد شده اند.)اما در این بین شواهد دال بر بعد پنجم مى تواند بسیار زودتر به دست ما برسد. راندال و ساندرام پیش بینى مى کنند که شتابدهنده بزرگ هادرون، واقع در جنوا که قرار است در سال ۲۰۰۷ شروع به کار کند مى تواند انرژى کافى را براى نفوذ یک گراویتون به دنیاى ما فراهم سازد

 

2- جهان چگونه شکل گرفت
میان کیهان شناسان بر سر زمان شکل گیرى عالم قابل رویت، این اجماع وجود دارد که جهانى که ما مى توانیم ببینیم، زائیده رویدادى است که بین ۱۳ تا ۱۴ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است.در مدت یک میکرو ثانیه پس از واقعه مذکور، عالم آشامه اى (سوپى) بى اندازه داغ بوده که حاوى کوارک ها و دیگر ذرات عجیب بوده است.
در همان اثنا که این سوپ داغ در حال خنک تر شدن بود، کوارک ها متراکم شدند و موجبات تشکیل پروتون ها و نوترون ها و همین طور ذراتى از این دست منجمله هادرون ها و مزون ها را فراهم کردند.هنگامى که جهان هستى در زمانى معادل یک ثانیه به بلوغى خاص رسیده بود، دیگر به جز نوترون ها، پروتون ها، فوتون ها، الکترون ها و نوترینوها چیز دیگرى وجود نداشت.مجموعه اى از واکنش هاى هسته اى در دویست ثانیه بعدى، موجبات تشکیل هسته سه عنصر اولیه را که کوچکترین عناصر هستند فراهم ساخت.
امواج صوتى حاصل از پژواک مهبانگ که در شرف محو شدن بود در درون سیال بى اندازه داغ و چگال جهان، که هنوز در نخستین دوره رشد خود بود، مانند موج درون یک دریاچه انتشار مى یافت.یک گروه متراکم از الکترون هاى آزاد با بار منفى که توسط پروتون ها (که بار مثبت دارند) کشیده مى شدند، با جزر و مد این سیال همراه مى شدند، در این مسیر فوتون ها در برخورد با ذرات باردار مذکور، جمع آورى و محصور مى شوند.در آن هنگام که جهان سیصد و هشتاد هزار سالگى خویش را پشت سر گذاشته بود به اندازه کافى سرد شده بود که اتم ها براى شکل گیرى مجال پیدا کنند.این اتفاق موجب شد که فوتون هاى محصور، آزاد شوند و آنگاه روشنایى جهانى هستى را فرا گرفت.فوتون هاى رها شده حامل اطلاعات در رابطه با نوسانات چگالى و دما در عالم نوپا در قالب الگویى از تغییرات درخشندگى بودند.
ستاره شناسان به این تابش باستانى که از دوران هاى نخستین حیات عالم بر جاى مانده است (که البته نخستین بار توسط پنزیاس و ویلسون مشاهده گردید)، عبارت ریزموج پس زمینه اى کیهانى اطلاق مى کنند.
هنگامى که ستاره شناسان تلسکوپ هاى ریزموج مانند کاوشگر پس زمینه کیهانى و یا جایگزین آن (کاوشگر ناهمسانگردى موج) به نام ویلکینسون را به جهت خاصى نشانه رفتند و آنگاه دماى کهموج زمینه اى کیهانى را محاسبه کردند، تابشى را مشاهده کردند که دمایى در حدود ۷/۲ درجه سیلسیوس بالاتر از صفر مطلق داشت (یا به عبارتى ۷/۲ درجه کلوین).هنگامى که جهت مخالف را بررسى کردند مجدداً ۷/۲ درجه کلوین را به دست آوردند. البته نوساناتى هم وجود داشت که ناچیز بود و در حالت بیشنیه به حدود یک واحد در صدهزار مى رسد.هر انفجارى که موجبات یکنواختى کنونى عالم را فراهم آورده باشد کیهان شناسان را شیفته خود مى کند. حالتى که در آن گویى تمامى اجزاى عالم نوپا به یکدیگر مرتبط و متصل بوده است.حال سئوال اینجاست که چنین امرى چگونه امکان پذیر است؟آلن گات (۱۹۲۵ م) در حالى که در اواخر دهه ۷۰ میلادى بر روى مسئله فوق در حال تفکر و بررسى بود به درک حیرت انگیزى نائل شد که چنین بود: چه مى شد اگر جهانى که امروز براى ما رویت پذیر است به شکل حباب بسیار کوچک و در عین حال فوق العاده یکنواختى پدیدار شده باشد و به ناگاه با چنان سرعتى منبسط شده که فرصتى براى تغییر و دگرگونى نیافته است.
نظریه تورم گات نه تنها یکنواختى موجود در تابش زمینه کیهانى به میزان یک واحد از صد هزار را توضیح مى دهد بلکه این فرض را مطرح مى کند که وضعیت توده اى مورد نظر خود برخاسته از نوسانات کوانتومى واقع شده در طول مدت تورم است.
کیهان شناسان بر این امر توافق دارند که نوسانات بسیار کوچک در عالم نوپا به وسیله نیروى گرانشى تقویت شده است تا توده هاى بزرگى را که امروزه مشاهده مى کنیم تشکیل بدهد، البته هنوز لازم است که تمامى جزئیات مورد بررسى و تحلیل قرار گیرد.
در ضمن نظریه گات پیش بینى قابل آزمایشى را بیان مى دارد که چنین است: جهانى که به صورت حبابى متورم شده است، در اصطلاح کیهان شناختى تخت به نظر مى رسد. تخت به این معنى است که در یک فضاى تخت هرگز دو خط موازى یکدیگر را قطع نمى کنند حتى اگر آن دو تمامى عالم را بپیمایند. در سال هاى اخیر ستاره شناسان با محاسبه اندازه هاى زاویه اى تغییرات تابش زمینه کیهانى که البته بسیار کم است، بارها (و اکنون در موسسه فناورى ماساچوست) پیش بینى گات را مورد آزمایش قرار داده اند.در هر بار آزمایش، آنان، به نتیجه اى به جز تخت بودن عالم هستى دست نیافتند. مارتین وایت اخترفیزیکدان دانشگاه برکلى (کالیفرنیا) مى گوید: مورد مذکور ساده ترین راه حلى است که مى توان براى معادله اینشتین ارائه کرد لکن مى تواند جهان را به طور دقیقى توضیح دهد.هیچکس بر این امر وقوف کامل ندارد که چه چیزى موجبات پیشروى این تورم را فراهم کرده است.فیزیکدان ها لیست طویلى از مدل ها را براى عالم در حال انبساط پیشنهاد کرده اند ولى اغلب این راه حل ها پایه و اساس کاملاً فیزیکى ندارند و براى سهولت کار از یک سرى ملاحظات و حذفیات ریاضى نیز در آنها استفاده شده است.
ادوارد راکى کولب، اخترفیزیکدان شتابدهنده فرمى مى گوید: «پس از بررسى تمامى تئورى هاى موجود درباره مبحث تورم و انبساط عالم به این نتیجه مى رسیم که هنوز نظریه اى کامل در این مورد در اختیار نداریم

 

برای مشاهده عکس در سایز اصلی لطفآ کلیک کنید

 

3 - دلیل انباشتگى ماده در عالم چیست؟
اگر جهان کاملاً متقارن مى بود هیچ سیاره، ذره و یا بشرى وجود نمى داشت، زیرا در چنین حالتى، عالم هستى دقیقاً به یک میزان توسط ذره ها و پادذره ها آکنده مى گشت و آن گاه ذره ها و پادذره ها به سرعت منهدم مى شدند و حاصل آن انتشار پرتو گاما مى بود. چنین جهانى مملو از تشعشعات و فاقد هرگونه اتم مى بود.
در هر حال، هیچ پادماده اى واقعاً در جهان حضور ندارد که البته توضیح چنین مطلبى براى نظریه پردازان مشکل است.
انبساط و تورمى که مدنظر گات است (و پیشتر به آن اشاره شد) مى بایست تامین کننده مقادیر یکسانى از ماده و پادماده باشد.
البته اگر مقدار ماده و پادماده دقیقاً به یک میزان مى بود و موجب انهدام طرف مقابل مى شد آن گاه دیگر نظریه پردازى وجود نمى داشت تا این فرضیه ها را ابراز نماید.
اکنون این سئوال پیش مى آید که ماده چگونه توانسته از انهدام، جان سالم به در برد؟ این احتمال وجود دارد که پاد ماده هنوز در جهان باقى باشد لکن مقیم نقطه اى از عالم است که آنقدر از ما دور است که نمى توان آن را مشاهده کرد. جاناتان فنگ فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا (ارواین) اشاره مى کند که: «مى توان تصور کرد در جایى دیگر مواردى مانند پاد بشر و پاد کهکشان هایى وجود داشته باشد لکن این موضوع پیامدها و نتایجى در برخواهد داشت که هنوز قابل درک نیست.»
احتمال دوم این است که ما فرض کنیم عالم کاملاً متقارن است اما همین جهان متقارن پس از روى دادن انفجار بزرگ (مهبانگ) از اتفاقى به نام «فاجعه انهدام» احتراز کرده باشد و مى توان براى استدلال چنین بیان کرد که علت این امر تمایل (اندک) قوانین فیزیک به سمت ماده است.
.همین اندک رجحان موجود، موجب خلق مقدار اندکى ماده اضافى شده است و جهانى که امروز مى بینیم توسط همان بقایا ایجاد شده است.
در اواسط دهه ۱۹۶۰ جیمز کرونین و وال فیچ دو فیزیکدان آمریکایى در آزمایشات خود به نتایجى دست یافتند که همکارانشان را حیرت زده کرد. آنان در آزمایشات خود نشان دادند که در ۲/۰ درصد از مواردى که منجر به انهدام ذرات بنیادى خاصى مى شود، تقارن مورد انتظار رعایت نمى شود. پس از این آزمایش، کیهان شناسان بلافاصله این مطلب را مطرح کردند که احتمالاً نتایج به دست آمده از آزمایشات فوق مى تواند توجیهى براى وجود ماده در عالم باشد، لکن هنوز تا نیل به نتیجه قطعى راه درازى در پیش است.


۴ _ نحوه شکل گیرى کهکشان ها چگونه بوده است؟
وایت مى گوید: «ما توصیفى مصور و تصویرگونه از نحوه شکل گیرى کهکشان ها در دست داریم که وضعیتى کلى را براى ما نمایان مى سازد لکن این مورد از استحکام لازم برخوردار نیست.»
توده هاى ماده در عالم نوپا از کجا آمده و چگونه این توده ها در دوران هاى بعدى به وسیله نیروى گرانشى تقویت شده و به کهکشان ها تبدیل شده اند ؟ کیهان شناسان قادر به پاسخگویى به این قبیل پرسش ها نیستند اما بر سر این مطلب توافق دارند که توده هاى ماده اى که در سرتاسر عالم نوپا پراکنده شده بودند در اثر گرانش حاصل از وجود خود، فرو ریخته اند و در همین حین پروتون ها و نوترون ها (که مجموعاً باریون نامیده مى شوند) را در پى خود مى کشند و موجب بالا رفتن دماى آنها مى شوند.
باریون هاى پرسرعت با یکدیگر برخورد کرده و انرژى از دست دادند. آن گاه (مانند سنگى در چشمه) در چشمه هاى گرانشى ته نشین گشتند.»
با توجه به موارد فوق، اگرچه مدل هاى سه بعدى کهکشانى، مدل حبابى عالم را به طریقى کلى مورد تایید قرار مى دهد لکن جزئیات مربوط به آن بسیار دشوار است و درک آن به آسانى قابل درک نیست.
اکنون سئوالى پیش روى ما قرار دارد مبنى بر اینکه آیا برخورد کهکشان هاى مارپیچى موجب ایجاد کهکشان هاى بیضوى مى شود؟
اگر پاسخ ما به این پرسش مثبت باشد، مسئله دیگرى که وجود دارد این است که چرا این دو نوع کهکشان رد پاى متفاوتى از خود بر جاى مى گذارند؟
به این دلیل که انجام محاسبات براى تعیین فواصل کهکشانى مستلزم صرف زمان زیادى است، پیشرفت هاى صورت گرفته در مسیر حل پرسش هاى فوق به کندى انجام شده است، لکن فعالیت هاى مداومى در این راستا انجام پذیرفته است. گروهى انگلیسى _ استرالیایى که مسئولیت تحقیق درباره قرمزگرایى کهکشان df2 را بر عهده دارند، فاصله بیش از دویست و بیست هزار کهکشان را به دست آورده اند و گروهى به نام SDSS نیز انتظار دارند که تا پایان سال ۲۰۰۵ میلادى که کاوش مذکور به مرحله مطلوبى برسد نقشه اى سه بعدى از حدود یک میلیون کهکشان را تهیه کنند. لازم به ذکر است که گروه SDSS تاکنون فواصل بیش از دویست هزار کهکشان را محاسبه کرده اند.
دیوید وینبرگ اخترفیزیکدان دانشگاه ایالتى اوهایو مى گوید: «فى الواقع، داده هاى مذکور مى بایست در یافتن روزنى به سوى پاسخ این پرسش که کهکشان ها چگونه پدید آمده اند به ما کمک شایانى بکند
برای مشاهده عکس در سایز اصلی لطفآ کلیک کنید
5_ ماده تاریک سرد چیست؟
مى دانیم که مجموع ستارگان و کهکشان ها جرمى کمتر از ۵/۰ درصد از کل جرم موجود در عالم را تشکیل مى دهند و حتى اگر ابرهاى نامرئى تشکیل شده از اتم ها را (که برخى عقیده دارند در نقاط دوردست عالم شناور هستند) به این مقدار بیفزاییم، میزان فوق از

۴۰
درصد تجاوز نمى کند.
مابقى آن متشکل از ماده تاریک سرد و انرژى تاریک است.اگرچه ستاره شناسان قادر به مشاهده مستقیم ماده تاریک نیستند، لکن بر این عقیده اند که میزان آن به حدود ۲۳ درصد ماده موجود در عالم مى رسد. استدلال آنها در این مورد بر پایه بررسى هایى است که بر روى نحوه کشیده شدن ستارگان به وسیله ماده تاریک و همین طور پدیده خمش نور است. ماده تاریک سرد در طول خلاء موجود در کیهان، به صورت یک رشته مجتمع شده اند که طولى در حدود چند صد میلیارد سال نورى را در برمى گیرد.
چنین تصویرى به این مورد اشاره مى کند که ماده تاریک، حرکتى کند دارد و به همین دلیل از دماى پایینى برخوردار است.
اگر ماده تاریک، گرم و پرسرعت مى بود، در زمان هاى بسیار دور موجب محو شدن جرم جهان مى شد و همین امر از شکل گیرى کهکشان ها جلوگیرى مى کرد. در ضمن واکنش ذرات ماده تاریک سرد با مواد معمول، مى بایست بسیار ضعیف باشد (البته اگر نخواهیم وقوع این امر را به طور کامل نفى کنیم). در غیر این صورت هاله هاى کروى شکل ماده تاریک که راه شیرى و سایر کهکشان ها را احاطه کرده اند مسطح مى شدند و به شکل صفحات کهکشان مانندى در مى آمدند. اگر ذرات ماده تاریک تنها با مواد عادى واکنش مى دادند (که فى الواقع همین طور است) آشکار نمودن آنها آسان مى بود.
اما این واکنش ها به قدرى ضعیف هستند که آشکار کردن آنها براى ما امکان ندارد.علاوه بر این، براى بیشتر این ذرات زمانى طولانى تر از عمر عالم هستى لازم است تا اولین برخورد خویش را تجربه کنند.فیزیکدان ها در حال بررسى دو راهکار هستند تا به ماهیت این ذرات ناشناخته پى ببرند.یکى از این راهکارها، بررسى این مورد در مقیاس وسیع است و چنین بیان مى شود که انهدام ذرات ماده تاریک و پادذره هاى آنها در مرکز کهکشان راه شیرى و یا در هسته خورشید لزوماً، مى بایست موجب تشکیل نوترینو بشود. در چنین وضعیتى که نوترینوها به طور ضعیفى با مواد وارد واکنش مى شوند، مى بایست گاه و بیگاه یکى از این ذرات بنیادى با یک مولکول آب برخورد کند و تشعشعى از نور را آزاد کند.
فیزیکدان ها به این امید که یکى از این پرتوها را آشکار نمایند، در حال تبدیل دریاى مدیترانه، دریاى آدریاتیک (این دریا بخشى از دریاى مدیترانه است که توسط کشورهاى ایتالیا، کرواسى، اسلونى، بوسنى و مونته نگرو احاطه شده است) و کانون یخى قطب جنوب به یک رصدخانه عظیم و پهناور براى آشکارسازى نوترینوها هستند و این کار را با قرار دادن رشته هاى طویلى در زیر آب و یخ (البته رشته هاى حساس به نور) انجام مى دهند.
ایده دیگر در این رابطه بررسى جزیى اما دقیق است. براى مطالعه جزء به جزء این مطلب دو حسگر به نام هاى

CDMSI و CDMSII
در حال فعالیت هستند که اولى در دانشگاه استنفورد ساخته شده و در اتاقى حدود ده متر زیرزمین قرار دارد و دیگرى که در اواخر سال ۲۰۰۳ شروع به کار کرده در یک معدن آهن در مینه سوتا و در حدود ۷۴۰ مترى سطح زمین قرار گرفته است.
در سال ۲۰۰۰ میلادى گروهى از محققان ایتالیایى که سرگرم انجام

DAMA
پروژه اى در رابطه با ماده تاریک) بودند، ادعا کردند که ماده تاریک را یافته اند.
اما نتایج مذکور به سرعت و به طور گسترده دچار بى اعتبارى شد زیرا پژوهشگران دیگر موفق به تایید این یافته ها نشدند و در نتیجه نتوانستند ادعاى گروه مذکور را تایید کنند.
در همین اثنا آزمایشات دیگرى در ایالات متحده، ایتالیا، آلمان و ژاپن انجام پذیرفت اما هیچ کدام موفق به یافتن شواهدى که خالى از ابهام باشد و در عین حال به شواهدى مبنى بر وجود ذرات ماده تاریک (که تصور مى شد بسیار فراوان باشند) دلالت نماید، نشدند.


۶ _ آیا تمامى باریون ها در درون کهکشان ها شکل گرفته اند؟
تنها ده درصد از ماده نرمال و معمول موجود در عالم (منظور مواد باریونیک است که از پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها تشکیل شده اند) در داخل ستارگان قرار دارند.
ستاره شناسان درصدد هستند تا باریون هاى بیشترى را در کوازارها بیابند، کوازارها اجرام درخشانى هستند که در فواصل دوردستى از زمین قرار دارند و نیرو محرکه شان توسط سیاهچاله ها تامین مى شود.
اگر نور کوازار در راه خود به سوى زمین از میان باریون هاى گازى عبور کند، اتم هاى موجود در گاز، اثر خود را در قالب خطوط جذبى بر طیف کوازار باقى خواهند گذاشت.
لکن مسئله اینجاست که ستاره شناسان تنها کسر کوچکى از آنچه که انتظارش را مى داشتند، یافتند و اکنون این سئوال مطرح مى شود که باریون ها کجا رفته اند؟ بیشتر اخترفیزیکدان ها بر این عقیده اند که باریون هاى مذکور جایى نرفته اند و هنوز در فضا غوطه ور هستند، لکن از میلیاردها سال قبل که ابرهاى گازى شکل گرفته اند، باریون ها با یکدیگر برخورد کرده و انرژى آزاد کرده اند و به واسطه این انرژى دماى گازها را تا حدود یک میلیون درجه سانتى گراد افزایش داده اند. جرى آستریکر اخترفیزیکدان دانشگاه پرینستون مى گوید: «گاز در این محدوده هاى دمایى جذب و نشر کاملى ندارد و این یک تصادف نامیمون است.»
دیوید وینبرگ و همکارانش در سال ۲۰۰۱ به مدت یک هفته از رصدخانه پرتوایکس چاندرا استفاده نمودند تا گواهى دال بر وجود گاز در هاله هایى از ماده تاریک که کهکشان ها را احاطه کرده اند، بیابند.
وینبرگ ۹۰ درصد مطمئن است که ردپاى گاز را در داده هاى مربوط به جذب پرتوایکس مشاهده کرده است اما مى گوید که وى براى حصول اطمینان کامل نیازمند زمان بیشترى بوده است. البته او اقرار مى کند که: «اختصاص چنین زمانى براى یک رصد خاص که ممکن است هیچ نتیجه اى در بر نداشته باشد مدت زیادى به حساب مى آید. اما این مسیر مى توانست بهترین راه براى دریافتن این مطلب باشد که امروزه باریون ها کجا هستند.»
مورد مذکور یکى از موارد اساسى در مسیر ارائه تصویرى روشن از کیهان است.


۷- انرژى تاریک چیست؟
براى تامین نیرو محرکه لازم براى حفظ شتاب کنونى عالم، مى بایست تا ۷۳ درصد از کل چگالى عالم توسط انرژى تاریک اشتغال شده باشد.
بزرگ ترین مشکل که بر سر راه این ایده وجود دارد این است که هیچکس نظرى درباره ماهیت انرژى تاریک ندارد.
مایکل ترنر از دانشگاه شیکاگو مى گوید: «آنچه ما تاکنون توانسته ایم انجام دهیم تنها نامگذارى این انرژى بوده است.» این انرژى مى تواند بى ارتباط با جهان باشد (به طور مثال خود خلأ) و یا تاثیرات ابعاد فضایى پنهان داشته باشد.»
اما حداقل ستاره شناسان مى دانند که این انرژى چه مى کند.
پرل ماتر مى گوید: «انرژى مذکور مانند انرژى پادگرانى حالت دافعه دارد اما اینطور نیست که با ویژگى ذاتى ذرات بى ارتباط باشد و به طور مستقیم در فضا عمل مى کند.»
وضعیت ارتجاعى موجود در فضا اندکى شبیه به انبساط عالم نوپا است و تنها تفاوت در اینجاست که انرژى تاریک در این مدت طولانى تاثیرات بسیار کمترى را بر جاى گذاشته است.
فیزیکدان ها در تلاشند تا با بهره گیرى از نظریه هاى فیزیکى مورد قبول دانشمندان چگالى انرژى تاریک را محاسبه کنند. اما نتایجى که به دست آورده اند با واقعیت سازگارى ندارد. تاکنون مقدار محاسبه شده در حدود ۱۰۶۰ برابر بزرگتر از میزان مشاهده شده است. (البته برخى معتقدند که این مقدار مى تواند تا ۱۰۲۰ هم پیش برود.)
کیهان شناسان همواره با اعداد و ارقام بزرگ سروکار داشته اند اما حتى آنها نیز از چنین اختلافى دچار نگرانى شده اند. کولب مى گوید: «تمامى این صفر ها (منظور اختلاف هاى موجود است) بیانگر این مطلب است که هنوز در فرضیه هاى ما یک مطلب اساسى از قلم افتاده است


۸- چگالى عالم چقدر است؟
بیشتر ماده و انرژى موجود در عالم با انبساط آن تنها در اختیار مواد و نیروى گرانشى حاصل از آنها مى بود، تاکنون این نیرو موجب سقوط عالم و بازگشت آن به وضعیت نقطه اى شده بود. اما انرژى تاریک باعث گسترش عالم شده است. به تحقیق سرنوشت جهان هستى نامعلوم است زیرا دانسته هاى ما در رابطه با انرژى تاریک، ناقص و سطحى است. علت وجود شتاب در جهان در مسیر انبساط، وجود انرژى تاریک است و اگر چگالى انرژى تاریک، ثابتى جهانى باشد و یا حداقل در سرتاسر عالم میزانى مثبت را اختیار کند آن گاه پیروزى از آن انرژى تاریک خواهد بود

با توجه به موارد فوق جهان هستى با سرعتى که به صورت یکنواخت افزایش مى یابد به انبساط خود ادامه خواهد داد و بنابراین تا صد میلیارد سال آینده ما با تلسکوپ هاى امروزى تنها مى توانیم تعداد انگشت شمارى از کهکشان ها را مشاهده کنیم. اما انرژى تاریک (ثابت کیهانى مشهور اینشتین) مى تواند در واقع متغیر باشد. حتى این مقدار مى تواند منفى هم بشود که البته در این صورت جهان به سوى سقوط پیش خواهد رفت
سر مارتین ریس، اختر فیزیکدان دانشگاه کمبریج مى گوید: «حتى اگر این مقدار، اندکى از صفر کوچکتر بشود مى تواند موجبات سقوط (رمبش) عالم را فراهم کند.» امروزه هیچ تلکسوپى آنقدر برد ندارد که براى ما روشن سازد که کدام نظر صحیح است.
دورترین ابرنواخترهایى که تاکنون براى تحقیق در رابطه با چگالى انرژى تاریک مورد بررسى قرار گرفته اند، در اصطلاح کیهان شناسى، همسایه هاى دیوار به دیوار ما بوده اند.اما محققان بر روى ماهواره تحقیقاتى SNAP حساب ویژه اى باز کرده اند تا شرایط را مساعدتر سازند. تلسکوپ که به شکار ابرنواخترها اختصاص یافته است به این دلیل که مدارى بسیار بالاتر از جو تیره و تار زمین را اختیار مى کند انرژى تاریک را به میزان نیمى از راه به سوى مهبانگ نزدیک تر مى سازد و این امید را در دل دانشمندان زنده مى کند که یک بار و براى همیشه به این سئوال پاسخ دهند.هشت معمایى که در این مقاله مطرح شد، رموز اساسى کیهان شناسى به شمار مى روند و اگر بخت یار دانشمندان باشد مى توان امیدوار بود که پاسخ این پرسش تا سال ۲۰۱۰ معین شود. اما کیهان شناسان یک چیز را به خوبى مى دانند، اینکه هر پاسخى، خود، خالق سئوالاتى تازه است

__________________
/ 1 نظر / 4 بازدید
سحر

سلام یه کمیشو خوندم جالب بود[چشمک]