پیش به سوی درک انرژی تاریک؛ پیچیده‌ترین مسأله جهان هستی

فرادید | انرژی تاریک، نیروی مرموز و ناشناخته‌ای که باعث شتاب جهان می‌شود، ممکن است مسئول نتایج غیر منتظره آزمایش XENON1T، در اعماق کوه‌های آپنین ایتالیا باشد.

به گزارش فرادید؛ مطالعه جدیدی که توسط محققان دانشگاه کمبریج انجام شده نشان می‌دهد که برخی از نتایج غیر قابل توضیح آزمایش، ممکن است ناشی از انرژی تاریک باشد و نه ماده تاریکی که آزمایش برای آن طراحی شده بود.

محققان برای توضیح نتایجی که ممکن است از ذرات انرژی تاریک تولید شده در ناحیه‌ای از خورشید با میدان‌های مغناطیسی قوی سرچشمه گرفته باشند، یک مدل فیزیکی ایجاد کردند. اگرچه آزمایش‌های بعدی برای تأیید این توضیحات لازم است. محققان می‌گویند مطالعه آن‌ها می‌تواند گامی مهم در جهت تشخیص مستقیم انرژی تاریک باشد.

هر آنچه چشم ما در آسمان و در دنیای روزمره ما می‌بیند - از قمر‌های کوچک گرفته تا کهکشان‌های عظیم، از مورچه‌ها تا نهنگ‌های آبی - کمتر از پنج درصد جهان را تشکیل می‌دهد. بقیه تاریک است. حدود ۲۷ ٪ از جهان از ماده تاریک تشکیل شده؛ نیروی نامرئی که کهکشان‌ها و شبکه کیهانی را در کنار هم نگه می‌دارد؛ در حالی که ۶۸ ٪ از جهان هستی در سیطره انرژی تاریک قرار دارد که باعث می‌شود جهان با سرعت بیشتری منبسط شود.

دانشمندان موسسه کیهان شناسی کمبریج کاولی می‌گویند: با وجود اینکه هر دو جزء نامرئی هستند، ما اطلاعات بیشتری در مورد ماده تاریک داریم، زیرا وجود آن در دهه ۱۹۲۰ پیشنهاد شد، در حالی که انرژی تاریک تا سال ۱۹۹۸ کشف نشده بود.

آزمایشات گسترده‌ای مانند XENON1T برای تشخیص مستقیم ماده تاریک، با جستجوی نشانه‌هایی از برخورد ماده تاریک با ماده معمولی، طراحی شده است، اما انرژی تاریک حتی مبهم‌تر است.

برای تشخیص انرژی تاریک، دانشمندان عموماً به دنبال فعل و انفعالات گرانشی هستند؛ راهی که گرانش اجسام را به اطراف می‌کشاند. در کلان مقیاس، اثر گرانشی انرژی تاریک، دافعه است. انرژی تاریک چیز‌ها را از یکدیگر دور می‌کند و انبساط جهان را سرعت می‌بخشد.

حدود یک سال پیش، آزمایش XENON1T یک سیگنال غیر منتظره را گزارش کرد. این نوع نوسانات شدید سیگنالی اغلب غیرواقعی هستند، اما گاهی اوقات می‌توانند منجر به کشفیات اساسی شوند. فیزیکدانان مدلی را بررسی کردند که در آن این سیگنال می‌تواند به انرژی تاریک نسبت داده شود، نه ماده تاریکی که آزمایش در ابتدا برای کشف آن طراحی شده بود.

ما هنوز کاملاً نمی‌دانیم که انرژی تاریک چیست، اما اکثر مدل‌های فیزیکی انرژی تاریک منجر به وجود نیروی موسوم به نیروی پنجم می‌شوند. چهار نیروی اساسی در جهان وجود دارد و هر چیزی که با یکی از این نیرو‌ها قابل توضیح نباشد بعضاً ناشی از نیروی پنجمِ ناشناخته (یعنی انرژی تاریک) است.

محاسبات فیزیکدانان نشان می‌دهد آزمایش‌هایی مانند XENON1T، که برای تشخیص ماده تاریک طراحی شده اند، می‌توانند برای تشخیص انرژی تاریک نیز مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، انرژی مازاد اصلی هنوز باید به طور قانع کننده‌ای تأیید شود.

دانشمندان ما ابتدا باید بدانند که این مقادیر اضافی از نوسانات فقط یک اشتباه محاسباتی نبوده باشد. اگر XENON۱T واقعاً چیزی را دیده باشد، انتظار می‌رود که در آزمایش‌های آینده دوباره شاهد مازاد مشابه باشیم، اما این بار با سیگنال بسیار قوی تر.

اگر این مقدار اضافی نتیجه انرژی تاریک باشد، ارتقاء نسل‌های بعدی آزمایش XENON۱T، و آزمایش‌هایی که اهداف مشابهی مانند LUX-Zeplin و PandaX-xT را دنبال می‌کنند، به این معنی خواهد بود که می‌توان در یک دهه آینده به طور مستقیم انرژی تاریک را تشخیص داد.

منبع: Technology.org