إذا كانت المادة المظلمة مصنوعة من نيوترينوات معقمة ، فقد قام مسح جديد بتضييق ما يجب البحث عنه

لا نعرف ما هي المادة المظلمة. نحن نعلم ما هو ليس كذلك ، وهذه مشكلة. المادة مكونة من الجسيمات الأولية ، من الكواركات والإلكترونات التي تشكل الذرات والجزيئات ، إلى النيوترينوات البدائية المنتشرة في جميع أنحاء الكون. لكن لا يمكن لأي من الجسيمات الأولية المعروفة أن تشتمل على مادة مظلمة ، فما هي إذن؟

الجدول الدوري للجسيمات الأولية. الائتمان: المجال العام ، عبر ويكيبيديا

تم اقتراح العديد من الأفكار ، من الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) ، إلى الجسيمات الافتراضية المعروفة باسم الأكسيونات ، إلى الثقوب السوداء الصغيرة. لكن حتى الآن ، لا تدعم الأدلة هذه الأفكار حقًا. لذلك نظر علماء الفلك إلى جسيم نظري آخر يعرف بالنيوترينوات العقيمة.

النيوترينوات هي شكل من أشكال المادة المظلمة ، لأنها تمتلك كتلة وتتفاعل بشكل ضعيف مع الضوء. لكن النيوترينوات لها كتلة صغيرة وطاقة عالية لدرجة أنها تتحرك عبر الكون بسرعة الضوء تقريبًا. لهذا السبب ، تُعرف باسم المادة المظلمة الساخنة. نعلم من الملاحظات أن المادة المظلمة باردة في الغالب ، مما يعني أن جسيمات المادة المظلمة يجب أن تتحرك ببطء نسبيًا. لذلك بينما تشكل النيوترينوات جزءًا صغيرًا من المادة المظلمة ، يجب أن يكون معظمها شيئًا آخر.

مروحية النيوترينوات ومضادات النيوترينوات. الائتمان: مراجعة الكون

هناك ثلاثة أنواع معروفة أو نكهات النيوترينوات ، ولديهم بعض الخصائص الغريبة نوعًا ما. واحدة من هذه الخصائص الغريبة هي حلوليتها. الجسيمات الأولية لها دوران ، وعندما تتحرك ، يتم توجيه الدوران على طول اتجاه حركتها (حلزونية اليد اليمنى) أو عكس حركتها (حلزونية اليد اليسرى). يمكن أن يكون لمعظم الجسيمات حلزونية اعتمادًا على التفاعل ، ولكن تكون حلزونية النيوترينوات دائمًا أعسر. لسنا متأكدين تمامًا من السبب ، لكننا نعلم أنه إذا كانت النيوترينوات اليمنى موجودة ، فلن تتفاعل مع المادة العادية من خلال القوة الكهروضعيفة. سوف يتفاعلون فقط مع المادة جاذبية ، لذلك يُعرفون بالنيوترينوات العقيمة.

إذا كانت النيوترينوات العقيمة موجودة ، وهي مجرد نيوترينوات عادية لها حلزونية في اليد اليمنى ، فإنها ستكون مادة مظلمة ساخنة وليست المادة المظلمة الباردة التي نبحث عنها. ولكن هناك بعض النظريات التي تشير إلى أن النيوترينوات العقيمة أكبر بكثير من النيوترينوات العادية. يمكن أن تشتمل هذه النيوترينوات العقيمة الثقيلة على مادة مظلمة. هذا إذا كانوا موجودين.

إذا كانت هناك نيوترينوات معقمة ثقيلة بالخارج ، فيمكن اكتشافها من خلال الاضمحلال الإشعاعي. يمكن أن تتحلل الجسيمات الثقيلة إلى جسيمات أخف بمرور الوقت ، لذلك من الممكن أن تتحلل النيوترينوات المعقمة إلى نظيراتها الأخف وزناً ، مما يؤدي إلى إصدار فوتونات الأشعة السينية في هذه العملية. في محاولة لاكتشاف انبعاثات الأشعة السينية هذه ، قام فريق بتمشيط البيانات من مرصد Chandra X-Ray. لم يعثروا على أي دليل على وجود نيوترينوات معقمة. لم تكن نتائجهم قوية بما يكفي لاستبعاد الفكرة تمامًا ، لكنها تضيق نطاق المرشحين النظريين قليلاً. على وجه التحديد ، تضع الدراسة حدًا صارمًا لكيفية تحلل النيوترينوات العقيمة إذا كانت موجودة.

ما زلنا لا نعرف ما هي المادة المظلمة. قد تبدو مثل هذه الدراسات مخيبة للآمال ، لكنها تلعب دورًا مهمًا. من خلال تضييق نطاق خياراتنا ، يجبروننا على التركيز على مرشحين أكثر قابلية للتطبيق للمادة المظلمة. لقد تعلمنا شيئًا أكثر ، لكن في الوقت الحالي ، ما زلنا في الظلام.

المرجعي:صقلية ، دومينيك ، وآخرون. ' التحقق من هالة المادة المظلمة لمجرة درب التبانة من أجل خط 3.5 كيلو فولت . 'مجلة الفيزياء الفلكية905.2 (2020): 146.