نحن نعلم أن المادة المظلمة موجودة. نحن نعلم هذا لأنه بدونها والطاقة المظلمة ، سيفقد كوننا 95.4٪ من كتلته. علاوة على ذلك ، سيتعرض العلماء لضغوط شديدة لشرح أسباب تأثيرات الجاذبية التي يرونها بشكل روتيني في العمل في الكون.
على مدى عقود ، سعى العلماء لإثبات وجودها عن طريق تحطيم البروتونات معًا في مصادم الهادرونات الكبير. لسوء الحظ ، لم تقدم هذه الجهود أي دليل ملموس.
ومن ثم ، فقد حان الوقت لإعادة التفكير في المادة المظلمة. والفيزيائيون ديفيد إم جاكوبس ، وجلين دي ستاركمان ، وبريان لين من جامعة كيس ويسترن ريزيرف لديهم نظرية تفعل ذلك بالضبط ، حتى لو بدت غريبة بعض الشيء.
في دراستهم الجديدة ، يجادلون بأنه بدلاً من المادة المظلمة التي تتكون من جسيمات أولية غير مرئية ولا تنبعث أو تمتص الضوء والإشعاع الكهرومغناطيسي ، فإنها تأخذ شكل أجزاء من المادة تختلف اختلافًا كبيرًا من حيث الكتلة والحجم.
كما هو الحال ، هناك العديد من المرشحين الرئيسيين لما يمكن أن تكون عليه المادة المظلمة ، والتي تتراوح من الجزيئات الضخمة ضعيفة التفاعل (المعروفة أيضًا باسم WIMPs) إلى الأكسيونات. هؤلاء المرشحون جذابون ، لا سيما WIMPs ، لأن وجود مثل هذه الجسيمات قد يساعد في تأكيد نظرية التناظر الفائق - والتي بدورها يمكن أن تساعد في الوصول إلى نظرية العمل لكل شيء (ToE).
وفقًا للتناظر الفائق ، تُبيد جسيمات المادة المظلمة المعروفة باسم النيوترالينوس (المعروفة أيضًا باسم WIMPs) بعضها البعض ، مما ينتج عنه سلسلة من الجسيمات والإشعاع. الائتمان: Sky & Telescope / Gregg Dinderman.
ولكن حتى الآن ، لم يتم الحصول على دليل يثبت بشكل قاطع وجود أي منهما. إلى جانب كونها ضرورية لكي تعمل النسبية العامة ، يبدو أن هذه الكتلة غير المرئية تظل غير مرئية للاكتشاف.
وفقًا لجاكوبس وستاركمان ولين ، قد يشير هذا إلى أن المادة المظلمة موجودة في عالم المادة العادية. على وجه الخصوص ، أخذوا في الاعتبار إمكانية أن المادة المظلمة تتكون من كائنات مجهرية - والتي يطلقون عليها 'وحدات الماكرو' - والتي يمكن تمييزها بوحدات الجرام والسنتيمتر المربع على التوالي.
وحدات الماكرو ليست أكبر بكثير من WIMPS والأكسيونات فحسب ، بل يمكن أيضًا تجميعها من الجسيمات في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات - مثل الكواركات واللبتونات من الكون المبكر - بدلاً من طلب فيزياء جديدة لشرح وجودها. تظل WIMPS و axions مرشحين محتملين للمادة المظلمة ، لكن جاكوبس وستاركمان يجادلان بأن هناك سببًا للبحث في مكان آخر.
قال ستاركمان لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني: 'إن احتمالية أن تكون المادة المظلمة مجهرية وحتى أن تظهر من النموذج القياسي هي فكرة قديمة ولكنها مثيرة'. 'إنه الاحتمال الأكثر اقتصادا ، وفي مواجهة فشلنا حتى الآن في العثور على المواد المظلمة المرشحة في كاشفات المادة المظلمة لدينا ، أو لجعلها في مسرعاتنا ، فإن هذا الأمر يستحق اهتمامنا المتجدد.'
بعد القضاء على معظم المواد العادية - بما في ذلك كواكب المشتري الفاشلة ، والأقزام البيضاء ، والنجوم النيوترونية ، والثقوب السوداء النجمية ، والثقوب السوداء في مراكز المجرات ، والنيوترينوات ذات الكتلة الكبيرة - كمرشحين محتملين ، حوّل الفيزيائيون تركيزهم إلى الكائنات الغريبة.
فشلت التجارب الجارية في مصادم الهادرونات الكبير حتى الآن في تقديم دليل على وجود WIMPs. الائتمان: CERN / LHC / GridPP
ومع ذلك ، فإن المادة التي كانت في مكان ما بين العادي والغريب - أقارب النجوم النيوترونية أو النوى الكبيرة - تُركت على الطاولة ، كما قال ستاركمان. قال: 'نقول أقارب لأن لديهم على الأرجح خليطًا كبيرًا من الكواركات الغريبة ، والتي تتكون في مسرعات وعادة ما يكون لها عمر قصير للغاية'.
على الرغم من أن الكواركات الغريبة غير مستقرة إلى حد كبير ، يشير ستاركمان إلى أن النيوترونات أيضًا غير مستقرة إلى حد كبير. لكن في الهيليوم المرتبط بالبروتونات المستقرة ، تظل النيوترونات مستقرة.
قال ستاركمان: 'هذا يفتح احتمال أن تكون المادة النووية الغريبة المستقرة قد تكونت في بدايات الكون وأن المادة المظلمة ليست أكثر من أجزاء من مادة نووية غريبة أو حالات أخرى من الكواركات أو الباريونات ، والتي هي نفسها مكونة من كواركات'.
تتناسب هذه المادة المظلمة مع النموذج القياسي.
ربما يكون هذا هو الجانب الأكثر جاذبية في نظرية الماكرو: فكرة أن المادة المظلمة ، التي يعتمد عليها نموذجنا الكوني للكون ، يمكن إثباتها دون الحاجة إلى جسيمات إضافية.
ومع ذلك ، فإن فكرة أن الكون مليء بكتلة كبيرة وغير مرئية بدلاً من عدد لا يحصى من الجسيمات غير المرئية تجعل الكون يبدو غريبًا بعض الشيء ، أليس كذلك؟
قراءة متعمقة: الحالة الغربية