گریز از فاجعه انهدام ۱

دلیل انباشتگی ماده در عالم چیست
اگر جهان كاملاً متقارن می بود هیچ سیاره, ذره و یا بشری وجود نمی داشت, زیرا در چنین حالتی, عالم هستی دقیقاً به یك میزان توسط ذره ها و پادذره ها آكنده می گشت و آن گاه ذره ها و پادذره ها به سرعت منهدم می شدند و حاصل آن انتشار پرتو گاما می بود چنین جهانی مملو از تشعشعات و فاقد هرگونه اتم می بود

در هر حال، هیچ پادماده ای واقعاً در جهان حضور ندارد كه البته توضیح چنین مطلبی برای نظریه پردازان مشكل است.

انبساط و تورمی كه مدنظر گات است (و پیشتر به آن اشاره شد) می بایست تامین كننده مقادیر یكسانی از ماده و پادماده باشد.

البته اگر مقدار ماده و پادماده دقیقاً به یك میزان می بود و موجب انهدام طرف مقابل می شد آن گاه دیگر نظریه پردازی وجود نمی داشت تا این فرضیه ها را ابراز نماید.

اكنون این سئوال پیش می آید كه ماده چگونه توانسته از انهدام، جان سالم به در برد؟ این احتمال وجود دارد كه پاد ماده هنوز در جهان باقی باشد لكن مقیم نقطه ای از عالم است كه آنقدر از ما دور است كه نمی توان آن را مشاهده كرد. جاناتان فنگ فیزیكدان دانشگاه كالیفرنیا (ارواین) اشاره می كند كه: «می توان تصور كرد در جایی دیگر مواردی مانند پاد بشر و پاد كهكشان هایی وجود داشته باشد لكن این موضوع پیامدها و نتایجی در برخواهد داشت كه هنوز قابل درك نیست.»

احتمال دوم این است كه ما فرض كنیم عالم كاملاً متقارن است اما همین جهان متقارن پس از روی دادن انفجار بزرگ (مهبانگ) از اتفاقی به نام «فاجعه انهدام» احتراز كرده باشد و می توان برای استدلال چنین بیان كرد كه علت این امر تمایل (اندك) قوانین فیزیك به سمت ماده است.

همین اندك رجحان موجود، موجب خلق مقدار اندكی ماده اضافی شده است و جهانی كه امروز می بینیم توسط همان بقایا ایجاد شده است.

در اواسط دهه ۱۹۶۰ جیمز كرونین و وال فیچ دو فیزیكدان آمریكایی در آزمایشات خود به نتایجی دست یافتند كه همكارانشان را حیرت زده كرد. آنان در آزمایشات خود نشان دادند كه در ۲/۰ درصد از مواردی كه منجر به انهدام ذرات بنیادی خاصی می شود، تقارن مورد انتظار رعایت نمی شود. پس از این آزمایش، كیهان شناسان بلافاصله این مطلب را مطرح كردند كه احتمالاً نتایج به دست آمده از آزمایشات فوق می تواند توجیهی برای وجود ماده در عالم باشد، لكن هنوز تا نیل به نتیجه قطعی راه درازی در پیش است.

نحوه شكل گیری كهكشان ها چگونه بوده است؟

وایت می گوید: «ما توصیفی مصور و تصویرگونه از نحوه شكل گیری كهكشان ها در دست داریم كه وضعیتی كلی را برای ما نمایان می سازد لكن این مورد از استحكام لازم برخوردار نیست.»

توده های ماده در عالم نوپا از كجا آمده و چگونه این توده ها در دوران های بعدی به وسیله نیروی گرانشی تقویت شده و به كهكشان ها تبدیل شده اند ؟ كیهان شناسان قادر به پاسخگویی به این قبیل پرسش ها نیستند اما بر سر این مطلب توافق دارند كه توده های ماده ای كه در سرتاسر عالم نوپا پراكنده شده بودند در اثر گرانش حاصل از وجود خود، فرو ریخته اند و در همین حین پروتون ها و نوترون ها (كه مجموعاً باریون نامیده می شوند) را در پی خود می كشند و موجب بالا رفتن دمای آنها می شوند.

باریون های پرسرعت با یكدیگر برخورد كرده و انرژی از دست دادند. آن گاه (مانند سنگی در چشمه) در چشمه های گرانشی ته نشین گشتند.

با توجه به موارد فوق، اگرچه مدل های سه بعدی كهكشانی، مدل حبابی عالم را به طریقی كلی مورد تایید قرار می دهد لكن جزئیات مربوط به آن بسیار دشوار است و درك آن به آسانی قابل درك نیست.

اكنون سئوالی پیش روی ما قرار دارد مبنی بر اینكه آیا برخورد كهكشان های مارپیچی موجب ایجاد كهكشان های بیضوی می شود؟

اگر پاسخ ما به این پرسش مثبت باشد، مسئله دیگری كه وجود دارد این است كه چرا این دو نوع كهكشان رد پای متفاوتی از خود بر جای می گذارند؟

به این دلیل كه انجام محاسبات برای تعیین فواصل كهكشانی مستلزم صرف زمان زیادی است، پیشرفت های صورت گرفته در مسیر حل پرسش های فوق به كندی انجام شده است، لكن فعالیت های مداومی در این راستا انجام پذیرفته است. گروهی انگلیسی _ استرالیایی كه مسئولیت تحقیق درباره قرمزگرایی كهكشان df۲ را بر عهده دارند، فاصله بیش از دویست و بیست هزار كهكشان را به دست آورده اند و گروهی به نام SDSS نیز انتظار دارند كه تا پایان سال ۲۰۰۵ میلادی كه كاوش مذكور به مرحله مطلوبی برسد نقشه ای سه بعدی از حدود یك میلیون كهكشان را تهیه كنند. لازم به ذكر است كه گروه SDSS تاكنون فواصل بیش از دویست هزار كهكشان را محاسبه كرده اند.

دیوید وینبرگ اخترفیزیكدان دانشگاه ایالتی اوهایو می گوید: «فی الواقع، داده های مذكور می بایست در یافتن روزنی به سوی پاسخ این پرسش كه كهكشان ها چگونه پدید آمده اند به ما كمك شایانی بكند.»

ماده تاریك سرد چیست؟

می دانیم كه مجموع ستارگان و كهكشان ها جرمی كمتر از ۵/۰ درصد از كل جرم موجود در عالم را تشكیل می دهند و حتی اگر ابرهای نامرئی تشكیل شده از اتم ها را (كه برخی عقیده دارند در نقاط دوردست عالم شناور هستند) به این مقدار بیفزاییم، میزان فوق از ۴۰ درصد تجاوز نمی كند.

مابقی آن متشكل از ماده تاریك سرد و انرژی تاریك است.اگرچه ستاره شناسان قادر به مشاهده مستقیم ماده تاریك نیستند، لكن بر این عقیده اند كه میزان آن به حدود ۲۳ درصد ماده موجود در عالم می رسد. استدلال آنها در این مورد بر پایه بررسی هایی است كه بر روی نحوه كشیده شدن ستارگان به وسیله ماده تاریك و همین طور پدیده خمش نور است. ماده تاریك سرد در طول خلاء موجود در كیهان، به صورت یك رشته مجتمع شده اند كه طولی در حدود چند صد میلیارد سال نوری را در برمی گیرد.

چنین تصویری به این مورد اشاره می كند كه ماده تاریك، حركتی كند دارد و به همین دلیل از دمای پایینی برخوردار است.

اگر ماده تاریك، گرم و پرسرعت می بود، در زمان های بسیار دور موجب محو شدن جرم جهان می شد و همین امر از شكل گیری كهكشان ها جلوگیری می كرد. در ضمن واكنش ذرات ماده تاریك سرد با مواد معمول، می بایست بسیار ضعیف باشد (البته اگر نخواهیم وقوع این امر را به طور كامل نفی كنیم). در غیر این صورت هاله های كروی شكل ماده تاریك كه راه شیری و سایر كهكشان ها را احاطه كرده اند مسطح می شدند و به شكل صفحات كهكشان مانندی در می آمدند. اگر ذرات ماده تاریك تنها با مواد عادی واكنش می دادند (كه فی الواقع همین طور است) آشكار نمودن آنها آسان می بود.

اما این واكنش ها به قدری ضعیف هستند كه آشكار كردن آنها برای ما امكان ندارد.علاوه بر این، برای بیشتر این ذرات زمانی طولانی تر از عمر عالم هستی لازم است تا اولین برخورد خویش را تجربه كنند.فیزیكدان ها در حال بررسی دو راهكار هستند تا به ماهیت این ذرات ناشناخته پی ببرند.یكی از این راهكارها، بررسی این مورد در مقیاس وسیع است و چنین بیان می شود كه انهدام ذرات ماده تاریك و پادذره های آنها در مركز كهكشان راه شیری و یا در هسته خورشید لزوماً، می بایست موجب تشكیل نوترینو بشود. در چنین وضعیتی كه نوترینوها به طور ضعیفی با مواد وارد واكنش می شوند، می بایست گاه و بیگاه یكی از این ذرات بنیادی با یك مولكول آب برخورد كند و تشعشعی از نور را آزاد كند.

فیزیكدان ها به این امید كه یكی از این پرتوها را آشكار نمایند، در حال تبدیل دریای مدیترانه، دریای آدریاتیك (این دریا بخشی از دریای مدیترانه است كه توسط كشورهای ایتالیا، كرواسی، اسلونی، بوسنی و مونته نگرو احاطه شده است) و كانون یخی قطب جنوب به یك رصدخانه عظیم و پهناور برای آشكارسازی نوترینوها هستند و این كار را با قرار دادن رشته های طویلی در زیر آب و یخ (البته رشته های حساس به نور) انجام می دهند.

ایده دیگر در این رابطه بررسی جزیی اما دقیق است. برای مطالعه جزء به جزء این مطلب دو حسگر به نام های CDMSI و CDMSII در حال فعالیت هستند كه اولی در دانشگاه استنفورد ساخته شده و در اتاقی حدود ده متر زیرزمین قرار دارد و دیگری كه در اواخر سال ۲۰۰۳ شروع به كار كرده در یك معدن آهن در مینه سوتا و در حدود ۷۴۰ متری سطح زمین قرار گرفته است.

در سال ۲۰۰۰ میلادی گروهی از محققان ایتالیایی كه سرگرم انجام DAMA (پروژه ای در رابطه با ماده تاریك) بودند، ادعا كردند كه ماده تاریك را یافته اند.