غاية التعليمية يكتُب.. نعلم بوجود المادة المظلمة بفضل الجاذبية، ونعلم أنها موجودة بكميات كبيرة لأنها تمثل نحو 85% من مجمل المادة في الكون. لكننا لا نعرف شيئًا يقينًا. فلا نعرف ما هي المادة أو من أين أتت، وإذا كانت مصنوعة من نوع من أشكال المادة المتفاعلة بشكل ضعيف، فما زلنا لا نستطيع اكتشاف جسيم واحد منها بطريقة مباشرة.

اخر الاخبار العاجلة عبر غاية التعليمية أخبار محلية ودولية، وكذلك أخبار الر ياضة وخاصة كرة القدم يلا كورة و يلا شوت اليوم.

وفقًا لدراسة نظرية أجراها باحثان من جامعة كولجيت في الولايات المتحدة، نفشل باستمرار بالكشف عن المادة المظلمة حتى مع أساليب الكشف الأحدث والأكثر حساسية، ويبرر فشلنا هذا بإعادة التفكير في طبيعة هذه المادة الغامضة المحتملة وأصولها.

بدلاً من ظهورها من الانفجار العظيم جنبًا إلى جنب مع المادة الباريونية العادية، قد تكون المادة المظلمة قد نشأت في وقت لاحق في الانفجار العظيم المظلم، ربما تسكن المادة المظلمة الآن قطاعًا مظلمًا منفصلًا عن قطاعنا المرئي، ويتفاعل حصريًا من خلال الجاذبية.

علمتنا الجاذبية القليل الذي نعرفه عن المادة المظلمة حتى الآن، نطلق على المادة المظلمة اسمها لأنها لا تتفاعل مع الضوء أو الإشعاع الكهرومغناطيسي الآخر، ما يجعلها غير مرئية لنا.

ولكن نظرًا لتأثيرها التجاذبي على المجرات وعناقيد المجرات، وأدلة أخرى كتأثيرها في الإشعاع الخلفي الكوني، لدينا دليل قوي على وجود المادة المظلمة. وما زلنا نجهل كل شيء آخر تقريبًا، كماهيتها ومن أين أتت.

ركز البحث عن المادة المظلمة على الجسيمات الضخمة المتفاعلة بشكل ضعيف، أو WIMPs. ستتفاعل هذه الجسيمات الأولية الافتراضية عبر اثنتين من القوى الأساسية الأربع: الجاذبية والقوة النووية الضعيفة (ولكن ليس الكهرومغناطيسية أو القوة النووية القوية).

لم تسفر عقود من البحث عن تأكيد لوجود الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل، ما أضعف الاهتمام بها قليلًا ودفع العلماء نحو البحث في تفسيرات أخرى محتملة للمادة المظلمة.

كتب مؤلفو الدراسة الجديدة، الفيزيائي كوزمين إيلي والباحث الجامعي ريتشارد كيسي:

«ومع استمرار هروب الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل من الكشف، أصبح من الضروري النظر في القطاعات المظلمة المنفصلة تمامًا عن القطاع المرئي».

في عام 2023، اقترح باحثان آخران (كاثرين فريز ومارتن وينكلر) من جامعة تكساس في أوستن نظرية مثيرة للاهتمام، فربما تشكلت المادة المظلمة بطريقة منفصلة عن التوسع الكوني الأولي في الانفجار الكبير الثاني الذي أطلقوا عليه اسم الانفجار الكبير المظلم.

سيشكل هذا تحديًا للطريقة التي يتصور بها كثير من العلماء هذا العصر المحوري حاليًا، إذ تنشأ كل المادة والإشعاع في الكون (بما في ذلك المادة المظلمة، أياً كانت) من نفس قطاع الفيزياء.

لكن وفقًا لوينكلر وفريز، يتوافق الانفجار العظيم المظلم مع الأدلة على وجود المادة المظلمة ما دام حدث بسرعة في غضون شهر تقريبًا بعد الانفجار العظيم الأول. وفي هذا السيناريو، تنشأ جسيمات المادة المظلمة من اضمحلال حقل كمي يقترن فقط بالقطاع المظلم أو الخفي، وهو تشكيلة افتراضية من الجسيمات والقوى تتجاوز معرفتنا الحالية بالفيزياء.

يُطلق الانفجار العظيم المظلم العنان لانتقال طور كوني من الدرجة الأولى في القطاع المظلم، مضاهيًا التغيرات التي غيرت الواقع وشهدها قطاعنا المرئي بعد الانفجار العظيم الأول، التي حولت طاقة الفراغ إلى بلازما ساخنة من الإشعاع والجسيمات.

في دراستهما الجديدة، يتعمق إيلي وكيسي في هذه الفكرة، إذ يستكشفان جدواها ويختبران مجموعة من سيناريوهات الانفجار العظيم المظلم التي تتوافق مع البيانات التجريبية المتاحة.

يسهم عملهما في دعم النظرية التي طرحها فريز ووينكلر، ليس فقط بتأكيد إمكانية حدوث الانفجار العظيم المظلم، بل وأيضًا بتقييم شامل لمجموعة الطرق التي ربما حدث بها مثل هذا الحدث.

من بين النتائج التي توصلا إليها، يكشف إيلي وكيسي عن مجموعة غير مدروسة من المعلمات المحتملة لفجر المادة المظلمة. ويعرضان خيارات لاختبار هذا المفهوم بطرق أوسع، ومنها الوجود المحتمل لآثار يمكن اكتشافها كالموجات الثقالية التي خلفتها هذه السيناريوهات. يقول إيلي:

«قد يوفر اكتشاف الموجات الثقالية التي يولدها الانفجار العظيم المظلم دليلًا حاسمًا لهذه النظرية الجديدة للمادة المظلمة».

وبينما يبدو من غير المرجح أن تتخلى المادة المظلمة عن أسرارها بسهولة، فيوجد سبب للتفاؤل بأننا سنحل هذا اللغز الكوني. يقول إيلي:

«مع التجارب الحالية مثل مصفوفة توقيت النجوم النابضة الدولية (IPTA) ومصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) في الأفق، فقد نحصل قريبًا على الأدوات لاختبار هذا النموذج بطرق غير مسبوقة».

فمثلًا أعلن الباحثون في تعاون أبحاث NANOGrav (جزء من IPTA) عام 2023 أنهم وجدوا أدلة على وجود خلفية من الموجات الثقالية في الكون. ويقول إيلي وكيسي إن هذا قد يساعد على اختبار مفهوم الانفجار العظيم المظلم، ممهدًا الطريق لمزيد من الأبحاث التي قد تركّز أخيرًا على المادة المظلمة.

اقرأ أيضًا:

المادة المظلمة ربما تتفاعل مع المادة العادية خارج حدود الجاذبية!

المادة المظلمة تحل لغز وجود الثقوب السوداء الهائلة

ترجمة: لور عماد خليل

تدقيق: مؤمن محمد حلمي

مراجعة: محمد حسان عجك

المصدر