ریپورتر
10th March 2010, 09:35 AM
لکترون هاي مرموز، نشانه اي بر ماده تاريک ؟
ماده تاريک کمتر از آن چه از اسمش برمي آيد تاريک و مجهول است. يک آشکارساز سوار بر بالن، نشانه ماده تاريک را آشکار کرده است. اين آزمايش، تعداد زيادي از الکترون هاي با انرژي بالا را که از فضا مي آيند، اندازه گيري کرده است. آشکار سازي اين همه الکترون از اين نوع، بسيار شگفت انگيز است.
الکترون هاي با انرژي بالا که درزمان تبديل ستاره هاي به ابر نواختر شتابدار مي شوند، در سرتاسر فضا يافت مي شوند. اما يک آشکارساز سوار بر بالن به نام "گرماسنج يونيزه شده رقيق (ATIC)" که بر فراز قطب جنوب پرواز مي کند، 70 الکترون انرژي بالا بيشتر از سطح پايه عادي منسوب به انفجارهاي ابر نواختر شناسايي کرده است.
"جان وفل"از دانشگاه ايالتي لوئيزيانا که اين آزمايش را رهبري مي کند، مي گويد: "دو تفسير احتمالي وجود دارد."
الکترون ها مي تواند از يک شي ء اختر فيزيکي نزديک، مانند يک تپ اختر که در 3 هزار سال نوري زمين واقع است، بيايند. اما گروه ، 4 سال در تلاش براي هماهنگ کردن سيگنال ها با چنين شيئي بوده اند و هنوز نظير مناسبي پيدا نکرده اند.
تفسير ديگر اين است که زماني که دو ذره ماده تاريک با هم برخورد کرده و همديگر را نابود کنند، الکترون ها توليد مي شوند. انرژي الکترون هاي رصد شده، که محدوده آن بين 300 تا 800 گيگاالکترون ولت است، اين فرضيه را تقويت مي کند.
وفل مي گويد:"هيچ چيز وجود ندارد که ما در اختر فيزيک يا فيزيک انرژي بالا بشناسيم و در اين محدوده انرژي اتفاق بيافتد."
ابعاد اضافي
سيگنال در 560 گيگاالکترون ولت به نقطه اوج خود مي رسد و پس از آن در 800 گيگاالکترون ولت به سرعت به سطح پايه کاهش پيدا مي کند.
بعه گفته وفل، اين نشانه اي است که اگر يک نوع ذره مرموز به نام ذره "کالوتساـ کلاين" (klein-kaluza)، علت ماده تاريک بود، با نقطه اوجي در 560 گيگاالکترون ولت مطابق با جرمش، انتظار مي رفت.
اين نوع ذره يک WIMP (ذره تقابل ضعيف پر جرم) است. WIMP يکي از محتمل ترين انتخاب ها براي ماده تاريک است و از نظريه هايي که جهان را داراي ابعاد اضافي فرض مي کنند، مي آيد. اين ابعاد اضافي را فقط مي توان توسط مشاهده WIMPها که در 4 بعد آشنا (3 بعد مکان و يک بعد زمان)نفوذ مي کنند، شناسايي کرد.
چندين سال گذشته براي جست و جوگران ماده تاريک مفيد بوده است. در سال 2007، ماهواره WMAP ناسا که تابش بازمانده از مه بانگ را اندازه گيري مي کند، يک فزوني ميکروموج ها را از اطراف مرکز کهکشان ما دريافت کرده است. اين "ابهام WMAP" مي توان حاصل تشعشات ايجاد شده در زماني باشد که ذرات ماده تاريک به هم برخورد مي کنند.
بقيه سيگنال ها
چند ماه پيش، گروه ديگري، نشانه هاي اميدوار کننده اي از ماده تاريک در اندازه گيري هاي پادماده انجام شده و به وسيله يک آشکارساز به نام PAMELA، پيدا کردند.
پس چگونه نتايج حاصل از آزمايش اخير موسوم به ATIC با اينها مطابقت مي کند؟
با وجود اين که داده هاي PAMELA يک محدوده انرژي متفاوتي از سيگنال ATIC را شامل مي شود، وفل معتقد است که: "هيچ اختلافي بين ATIC و PAMELA وجود ندارد،حداقل در شک ها وترديدهايي که در روي داده هاي موجود حاضر وجود دارد. وي مي گويد: "اين امکان وجود دارد که ما درحال رصد کردن همان منبع باشيم."
اما ATIC،200 مرتبه پتانسيل ماده تاريک بيشتر از آن چه که WMAP در مرکز کهکشاني يافت کرده، تشخيص داده است.
وفل مي گويد: "ما به يک عامل پيشرفت کننده 200 برابر، براي يکسان کردن نتايج نياز داريم. بنابراين يا مسئله WMAP و نظريه اشتباه است يا ماده تاريک به طور يکنواخت بر تمام فضا پخش نشده است."
جست و جو ادامه دارد...
با تمام پرسش هاي بي جواب، آيا هرگز قادر به گفتن قطعي اين موضوع هستيم که ماده تاريک شناسايي و ديده شده است؟ وفل گمان مي کند که آزمايش هايي مانند تلسکوپ فضايي پرتو گاماي "فرمي" که به تازگي به فضا فرستاده شده است، بايد به کشف کردن منابع احتمالي جديد ماده تاريک ادامه دهد. اين منابع بايستي در طول موج هاي ديگر و با وسايل ديگر مطالعه شوند تا مشخصاتشان معلوم شود.
وفل مي گويد: "سپس ما بايد ببينيم که آيا هيچ کدام از آنها قابليت توليد سيگنال الکتروني که ATIC مشاهده کرده را دارد يا خير؟" چه مدت شما به جست و جود ادامه مي دهيد؟ "نمي توانم بگويم اما گمان مي کنم که ما تا زماني که فرمي و ابزارهاي ديگر نتوانند منبع جديدي را کشف کنند، ادامه مي دهيم. با اين حال آزمايش ديگر در تلاش خواهند بود که اين الکترون ها را در جزئيات بيشتر مطالعه کنند تا ببينند که آيا آنها مي تواند نشانه انهدام ماده تاريک را آشکار کنند؟"
اگر چه اين اطلاعات با يگديگر تطابق پيدا مي کنند، بقيه متخصصان مي گويند کشف ATIC مسئله دار است و اين امر به اين خاطر است که هنوز تعدادي سؤالات درباره اين که چه چيزي الکترون ها و بقيه ذرات باردار در فضا، به نام پرتوهاي کيهاني، را شتاب مي بخشد؛ وجود دارد.
"اندي تيلور"، اختر فيزيکدان از دانشگاه ادينبورگ، معتقد است: "حتي اگر ثابت شود که اين، ماده تاريک نيست، مسئله اين که چگونه پرتوهاي کيهاني داراي انرژي بسيار بالا توليد مي شوند، هنوز يک راز است. و اين کار کمک مي کند که مسئله روشن تر شود."
پي‌نوشت‌ها:
1-Avanced Thin Lonization Calorimeter.
منبع :New Scientist.com
منبع: نشريه دانشمند - ش 548
/خ
ماده تاريک کمتر از آن چه از اسمش برمي آيد تاريک و مجهول است. يک آشکارساز سوار بر بالن، نشانه ماده تاريک را آشکار کرده است. اين آزمايش، تعداد زيادي از الکترون هاي با انرژي بالا را که از فضا مي آيند، اندازه گيري کرده است. آشکار سازي اين همه الکترون از اين نوع، بسيار شگفت انگيز است.
الکترون هاي با انرژي بالا که درزمان تبديل ستاره هاي به ابر نواختر شتابدار مي شوند، در سرتاسر فضا يافت مي شوند. اما يک آشکارساز سوار بر بالن به نام "گرماسنج يونيزه شده رقيق (ATIC)" که بر فراز قطب جنوب پرواز مي کند، 70 الکترون انرژي بالا بيشتر از سطح پايه عادي منسوب به انفجارهاي ابر نواختر شناسايي کرده است.
"جان وفل"از دانشگاه ايالتي لوئيزيانا که اين آزمايش را رهبري مي کند، مي گويد: "دو تفسير احتمالي وجود دارد."
الکترون ها مي تواند از يک شي ء اختر فيزيکي نزديک، مانند يک تپ اختر که در 3 هزار سال نوري زمين واقع است، بيايند. اما گروه ، 4 سال در تلاش براي هماهنگ کردن سيگنال ها با چنين شيئي بوده اند و هنوز نظير مناسبي پيدا نکرده اند.
تفسير ديگر اين است که زماني که دو ذره ماده تاريک با هم برخورد کرده و همديگر را نابود کنند، الکترون ها توليد مي شوند. انرژي الکترون هاي رصد شده، که محدوده آن بين 300 تا 800 گيگاالکترون ولت است، اين فرضيه را تقويت مي کند.
وفل مي گويد:"هيچ چيز وجود ندارد که ما در اختر فيزيک يا فيزيک انرژي بالا بشناسيم و در اين محدوده انرژي اتفاق بيافتد."
ابعاد اضافي
سيگنال در 560 گيگاالکترون ولت به نقطه اوج خود مي رسد و پس از آن در 800 گيگاالکترون ولت به سرعت به سطح پايه کاهش پيدا مي کند.
بعه گفته وفل، اين نشانه اي است که اگر يک نوع ذره مرموز به نام ذره "کالوتساـ کلاين" (klein-kaluza)، علت ماده تاريک بود، با نقطه اوجي در 560 گيگاالکترون ولت مطابق با جرمش، انتظار مي رفت.
اين نوع ذره يک WIMP (ذره تقابل ضعيف پر جرم) است. WIMP يکي از محتمل ترين انتخاب ها براي ماده تاريک است و از نظريه هايي که جهان را داراي ابعاد اضافي فرض مي کنند، مي آيد. اين ابعاد اضافي را فقط مي توان توسط مشاهده WIMPها که در 4 بعد آشنا (3 بعد مکان و يک بعد زمان)نفوذ مي کنند، شناسايي کرد.
چندين سال گذشته براي جست و جوگران ماده تاريک مفيد بوده است. در سال 2007، ماهواره WMAP ناسا که تابش بازمانده از مه بانگ را اندازه گيري مي کند، يک فزوني ميکروموج ها را از اطراف مرکز کهکشان ما دريافت کرده است. اين "ابهام WMAP" مي توان حاصل تشعشات ايجاد شده در زماني باشد که ذرات ماده تاريک به هم برخورد مي کنند.
بقيه سيگنال ها
چند ماه پيش، گروه ديگري، نشانه هاي اميدوار کننده اي از ماده تاريک در اندازه گيري هاي پادماده انجام شده و به وسيله يک آشکارساز به نام PAMELA، پيدا کردند.
پس چگونه نتايج حاصل از آزمايش اخير موسوم به ATIC با اينها مطابقت مي کند؟
با وجود اين که داده هاي PAMELA يک محدوده انرژي متفاوتي از سيگنال ATIC را شامل مي شود، وفل معتقد است که: "هيچ اختلافي بين ATIC و PAMELA وجود ندارد،حداقل در شک ها وترديدهايي که در روي داده هاي موجود حاضر وجود دارد. وي مي گويد: "اين امکان وجود دارد که ما درحال رصد کردن همان منبع باشيم."
اما ATIC،200 مرتبه پتانسيل ماده تاريک بيشتر از آن چه که WMAP در مرکز کهکشاني يافت کرده، تشخيص داده است.
وفل مي گويد: "ما به يک عامل پيشرفت کننده 200 برابر، براي يکسان کردن نتايج نياز داريم. بنابراين يا مسئله WMAP و نظريه اشتباه است يا ماده تاريک به طور يکنواخت بر تمام فضا پخش نشده است."
جست و جو ادامه دارد...
با تمام پرسش هاي بي جواب، آيا هرگز قادر به گفتن قطعي اين موضوع هستيم که ماده تاريک شناسايي و ديده شده است؟ وفل گمان مي کند که آزمايش هايي مانند تلسکوپ فضايي پرتو گاماي "فرمي" که به تازگي به فضا فرستاده شده است، بايد به کشف کردن منابع احتمالي جديد ماده تاريک ادامه دهد. اين منابع بايستي در طول موج هاي ديگر و با وسايل ديگر مطالعه شوند تا مشخصاتشان معلوم شود.
وفل مي گويد: "سپس ما بايد ببينيم که آيا هيچ کدام از آنها قابليت توليد سيگنال الکتروني که ATIC مشاهده کرده را دارد يا خير؟" چه مدت شما به جست و جود ادامه مي دهيد؟ "نمي توانم بگويم اما گمان مي کنم که ما تا زماني که فرمي و ابزارهاي ديگر نتوانند منبع جديدي را کشف کنند، ادامه مي دهيم. با اين حال آزمايش ديگر در تلاش خواهند بود که اين الکترون ها را در جزئيات بيشتر مطالعه کنند تا ببينند که آيا آنها مي تواند نشانه انهدام ماده تاريک را آشکار کنند؟"
اگر چه اين اطلاعات با يگديگر تطابق پيدا مي کنند، بقيه متخصصان مي گويند کشف ATIC مسئله دار است و اين امر به اين خاطر است که هنوز تعدادي سؤالات درباره اين که چه چيزي الکترون ها و بقيه ذرات باردار در فضا، به نام پرتوهاي کيهاني، را شتاب مي بخشد؛ وجود دارد.
"اندي تيلور"، اختر فيزيکدان از دانشگاه ادينبورگ، معتقد است: "حتي اگر ثابت شود که اين، ماده تاريک نيست، مسئله اين که چگونه پرتوهاي کيهاني داراي انرژي بسيار بالا توليد مي شوند، هنوز يک راز است. و اين کار کمک مي کند که مسئله روشن تر شود."
پي‌نوشت‌ها:
1-Avanced Thin Lonization Calorimeter.
منبع :New Scientist.com
منبع: نشريه دانشمند - ش 548
/خ