جهان از چه چیزی ساخته شده است ؟

در قرن پانزدهم و شانزدهم، كپلرنیك، كپلر و نیوتن نشان دادند كه زمین فقط یكی از بسیار سیاراتی است كه پیرامون یكی از ستارگان بسیار می گردد و بدین ترتیب تصور قرون وسطایی از جهان كوچك و بسته را كه بسیار آسان و مناسب هم بود، ویران كردند. در دهه ۱۹۲۰ ادوین هابل نشان داد كه جهان ما دائماً در حال انبساط و تكامل است، چنین یافته ای در نهایت این تصور را كه جهان بی تغییر و ابدی است، نابود كرده و در چند دهه گذشته كیهان شناسان كشف كردند ماده معمولی كه سازنده ستارگان، كهكشان ها و بدن افراد است كمتر از ۵ درصد كل مواد جهان را تشكیل می دهد. دانشمندانی كه با چنین مفاهیم جدید از كیهان كلنجار می رفتند با چنین پرسش مهمی مواجه شدند: جهان از چه چیزی ساخته شده است. چنین پرسشی از سال ها مشاهده كه هرچه بیشتر عجیب می شوند، ناشی شده است. اختر شناسان در دهه ۱۹۶۰ كشف كردند كه كهكشان ها چنان سریع می چرخند كه كل نیروی كشش گرانش ستارگان نمی تواند مانع دور شدن آنها شود. به نظر می رسد كه نیرویی نامرئی ستارگان را به هم متصل نگه می دارد و مانع می شود كه آنها از یكدیگر و مركز دور شوند: ماده ای غیر روشن كه نیروی گرانش اضافه ای اعمال می كند. این همان ماده تاریك است. طی سالیان، دانشمندان مقداری از این ماده تاریك را در فضا شناسایی كرده اند، آنها شبحی از ابرهای گازی را با تلكسوپ اشعه X مشاهده كردند و دیدند هنگامی كه توده ای نامرئی از ماده از مقابل آنها می گذرد ستارگان دوردست سوسو می زنند، در عین حال توانستند واپیچش فضازمان را كه به علت جرم نامرئی ایجاد شده بود اندازه بگیرند. فیزیكدانان با توجه به مشاهدات مربوط به فراوانی عنصرها در ابرهای گازی اولیه، نتیجه گرفتند كه فقط ده درصد از ماده معمولی با تلسكوپ قابل رویت است. اما حتی با ده برابر كردن مقدار «ماده معمولی» قابل رویت، مقدار به دست آمده برای توجیه ساختار جهان كافی نبود. وقتی كه اختر شناسان با تلسكوپ های قوی خود به آسمان می نگرند كیهان را به شكل توده های پراكنده مشاهده می كنند. كهكشان ها به طور یكنواخت در آسمان پراكنده نشده اند، بلكه به صورت خوشه ها، پیچك ها و رشته هایی گردهم می آیند كه در فضای بی انتها ادامه می یابند. درست از آنجایی كه ماده مرئی كافی وجود ندارد تا موجب چرخش كهكشان ها با سرعت مناسب شود، مقدار ماده معمولی كافی هم برای این توده ای شدن ها وجود ندارد.
هم اكنون كیهان شناسان به این نتیجه رسیده اند كه نیروی گرانش به وسیله شكل دیگری از ماده تاریك اعمال می شود كه هنوز هم مشخص نشده است از چه نوع ذراتی ساخته شده، به ساختار های وسیع كیهانی شكل می دهد. این دانشمندان حدس می زنند كه این نوع ماده تاریك عجیب حدود ۲۵ درصد از ماده جهان را تشكیل می دهد. یعنی پنج برابر ماده معمولی است.
اما حتی این راز هم در مقایسه با راز دیگر رنگ می بازد: انرژی تاریك در دهه ۱۹۹۰ دانشمندانی كه سرگرم پژوهش در مورد ابرنواخترها بودند، دریافتند كه سرعت انبساط كیهان به جای آنكه طبق قوانین موجود فیزیك كمتر و كمتر شود، بیشتر و بیشتر می شود. آیا نوعی از نیروی ضدجاذبه وجود دارد كه باعث انبساط جهان می شود؟ تمام نشانه ها حاكی از آن است كه پاسخ مثبت است. اندازه گیری های مستقل در مورد طیف وسیعی از پدیده ها - تابش پس زمینه كیهانی، فراوانی عنصرها، خوشه ای شدن كهكشان ها، عدسی های گرانشی، خواص ابرهای گازی _ همه و همه با تصویر هماهنگ اما عجیبی از كیهان سازگار است. ماده معمولی و ذرات عجیب ناشناخته در مجموع فقط حدود ۳۰ درصد از ماده جهان را تشكیل می دهند، باقی نیروی ضدگرانشی مرموزی است كه با عنوان انرژی تاریك می شناسیم. به عبارت دیگر برای درك اینكه جهان از چه چیزی ساخته شده است، به پاسخ سه مجموعه از پرسش های دشوار نیازمندیم. ماده تاریك معمولی چیست و از كجا به وجود آمده است؟ مشاهدات اخترفیزیكی، همانند آنهایی كه انحنای نور را به وسیله اجسام سنگین موجود در فضا اندازه گیری می كنند، پیش از این جواب چنین پرسشی را فراهم آورده است. ماده تاریك عجیب چیست؟ دانشمندان ایده هایی در این مورد دارند و خوشبختانه، تله ماده تاریك كه در اعماق زمین دفن شده است، یا اتم شكن های با انرژی زیاد می تواند نوع جدیدی از ذرات را در دهه آینده كشف كند و بالاخره انرژی تاریك چیست؟ به نظر می رسد چنین پرسشی كه گمان می رود یك دهه قبل حتی نمی توانست مطرح شود، فیزیك شناخته شده را بیش از هر پدیده دیگری كه تاكنون مشاهده شده است ارتقا می دهد. اندازه گیری های بهتر از ابرنواخترها و تابش پس زمینه كیهانی و همچنین طرح های رصد عدسی های گرانشی، اطلاعاتی در مورد «معادله حالت» انرژی تاریك به ما خواهد داد. اما هم اكنون ماهیت انرژی تاریك، مبهم ترین پرسش فیزیك است و زمانی كه پاسخش مشخص شود، بیشترین روشنگری را خواهد داشت.

چارلز سیف
ترجمه:سلیمان فرهادیان

منبع : روزنامه شرق