علمی، پژوهشی و فناوری

آیا فوتون تاریک وجود دارد؟

دانشمندان به دنبال پاسخ برای ماده تاریک هستند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : دانشمندان در جستجوی ذره فرضی فوتون تاریک برآمدند تا شاید بتوانند یکی از بزرگترین معماهای کیهان‌شناسی، یعنی ماهیت ماده تاریک، را حل کنند.

به گزارش دپارتمان اخبار نجوم رسانه فناوری تکنا، تیمی از کیهان‌شناسان با تحلیل داده‌های نجومی موجود، به بررسی وجود فوتونی پرداختند که بتواند به عنوان پیام‌آوری از قلمروی ناشناخته‌ای از ذرات، موسوم به بخش تاریک، عمل کند. این ذرات فرضی می‌توانند توضیحی برای ماده تاریک مرموزی باشند که بخش اعظم ماده جهان را تشکیل می‌دهد.

محققان با مقایسه تابش زمینه کیهانی (CMB) با توزیع کهکشان‌ها، به دنبال نشانه‌هایی از تبدیل فوتون‌های معمولی به فوتون‌های تاریک بودند. هرچند نتایج این پژوهش که در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است، به کشف مستقیمی منجر نشد، اما محدودیت‌های جدیدی را برای جرم‌های احتمالی فوتون تاریک تعیین کرد. یانس چلوبا، کیهان‌شناس نظری دانشگاه منچستر، این پژوهش را گامی مهم در جهت بررسی‌های بیشتر در خصوص فوتون تاریک می‌داند.

ماده تاریک که به نظر می‌رسد در هاله‌های وسیع اطراف کهکشان‌ها تجمع یافته است، یکی از بزرگترین چالش‌های علم کیهان‌شناسی است. اگرچه مدل‌های مختلفی برای توضیح ماهیت آن ارائه شده است، اما تاکنون هیچ ذره‌ای به عنوان عامل اصلی تشکیل‌دهنده ماده تاریک شناسایی نشده است.

برخی از فیزیکدانان معتقدند ماده تاریک ممکن است از نوعی ذره جدید تشکیل شده باشد که با نیروهای خود برهمکنش می‌کند و تنها به صورت ضعیفی با ذرات معمولی ارتباط دارد. این ذرات می‌توانند در چارچوب یک بخش تاریک جداگانه از طبیعت قرار گیرند که دارای نیروهای بنیادی خاص خود، از جمله نیرویی مشابه الکترومغناطیس با واسطه ذره‌ای سنگین‌تر به نام فوتون تاریک، باشد.

اگر فوتون‌های تاریک وجود داشته باشند، گاهی اوقات می‌توانند به فوتون‌های معمولی تبدیل شوند. دانشمندان در آزمایشگاه‌ها به دنبال شواهدی از این تبدیل هستند، اما گروهی از کیهان‌شناسان به رهبری فیونا مک‌کارتی از دانشگاه کمبریج، رویکردی متفاوت در پیش گرفتند. آن‌ها با استفاده از داده‌های دقیق فضاپیمای پلانک و کاتالوگ کهکشان‌های کاوشگر بررسی فروسرخ میدان گسترده، به دنبال اثرات ناشی از تبدیل فوتون‌های معمولی به فوتون‌های تاریک در تابش زمینه کیهانی بودند. محققان با مقایسه تغییرات دما در تابش زمینه کیهانی با توزیع کهکشان‌ها، به دنبال الگوهایی بودند که نشان‌دهنده از دست رفتن فوتون‌ها در اثر تبدیل به فوتون‌های تاریک باشد. اگرچه این تحلیل به نتیجه قطعی نرسید، اما محدودیت‌های جدیدی را برای جرم‌های احتمالی فوتون تاریک تعیین کرد.

مک‌کارتی معتقد است که این پژوهش، با وجود عدم کشف قطعی، گام مهمی در جهت درک بهتر ماده تاریک محسوب می‌شود. او بر این باور است که با استفاده از داده‌های موجود و تکنیک‌های تحلیل پیشرفته، می‌توان به نتایج قابل‌توجهی دست یافت. چلوبا نیز بر اهمیت این روش پژوهشی تأکید می‌کند و معتقد است که با بررسی داده‌های کیهانی در محدوده‌های جرمی مختلف و با استفاده از اطلاعات دقیق‌تر در مورد توزیع ماده در کیهان، می‌توان به نتایج امیدوارکننده‌تری دست یافت.