محاسبات دانشمندان نشان داده است که 95 درصد جهان را ماده ای تشکیل می دهد که هنوز توسط مردم کشف نشده است: 70 درصد انرژی تاریک و 25 درصد ماده تاریک است. فرض بر این است که میدان اول نشان دهنده یک میدان خاص با انرژی غیر صفر است، اما دومی شامل ذراتی است که قابل شناسایی و مطالعه هستند.
اما بی جهت نیست که این ماده جرم پنهان نامیده می شود - جستجوی آن زمان قابل توجهی به طول می انجامد و با بحث های داغ بین فیزیکدانان همراه است. سرن به منظور ارائه تحقیقات خود به عموم مردم، حتی روز ماده تاریک را آغاز کرد که برای اولین بار امروز، 31 اکتبر جشن گرفته می شود.
طرفداران وجود ماده تاریک استدلال های کاملا قانع کننده ای ارائه می کنند که توسط حقایق تجربی تأیید شده است. شناسایی آن در دهه سی قرن بیستم آغاز شد، زمانی که ستاره شناس سوئیسی فریتز زویکی سرعت حرکت کهکشان های خوشه کما را در اطراف یک مرکز مشترک اندازه گیری کرد. همانطور که می دانید سرعت حرکت به جرم بستگی دارد. محاسبات این دانشمند نشان داد که جرم واقعی کهکشان ها باید بسیار بیشتر از آن چیزی باشد که در رصد با استفاده از تلسکوپ تعیین می شود. معلوم شد که بخش نسبتاً بزرگی از کهکشان ها به سادگی برای ما قابل رویت نیستند. بنابراین از ماده ای تشکیل شده است که نور را منعکس و جذب نمی کند.
دومین تأیید وجود جرم پنهان، تغییر نور هنگام عبور آن از کهکشان ها است. واقعیت این است که هر جسمی با جرم، مسیر مستقیم پرتوهای نور را تحریف می کند. بنابراین، ماده تاریک تغییرات خود را در تصویر نوری (تصویر یک جسم دور) ایجاد می کند و با تصویری که فقط توسط ماده مرئی ایجاد می شود متفاوت خواهد شد. ده مدرک برای وجود ماده تاریک وجود دارد، اما این دو مورد اصلی هستند.
© 2012 اعلامیه های ماهانه نویسندگان انجمن سلطنتی نجوم، 2012 RAS
عکسی از یک خوشه کهکشانی. خطوط "طرحهای" ماده تاریک را نشان می دهند
اگرچه شواهد وجود ماده تاریک کاملاً قانع کننده است، اما هنوز هیچ کس ذرات تشکیل دهنده آن را پیدا نکرده یا مطالعه نکرده است. فیزیکدانان معتقدند که این پنهان کاری به دو دلیل است. اولین مورد این است که این ذرات دارای جرم بسیار بالایی هستند (مرتبط با انرژی از طریق فرمول E=mc²)، بنابراین قابلیت‌های شتاب‌دهنده‌های مدرن برای «تولد» چنین ذره‌ای کافی نیست. دلیل دوم، احتمال بسیار کم ظاهر شدن ماده تاریک است. شاید ما نتوانیم آن را دقیقاً پیدا کنیم زیرا با بدن انسان و ذرات شناخته شده ما تعامل بسیار ضعیفی دارد. اگرچه ماده تاریک در همه جا وجود دارد (طبق محاسبات) و ذرات آن به معنای واقعی کلمه هر ثانیه در ما هجوم می آورند، ما آن را احساس نمی کنیم.
برای شناسایی ذرات ماده تاریک، دانشمندان از آشکارسازهایی استفاده می کنند که در زیر زمین قرار دارند تا تداخل غیر ضروری را به حداقل برسانند. فرض بر این است که گاهی اوقات ذرات ماده تاریک هنوز با هسته اتم برخورد می کنند، بخشی از تکانه خود را به آنها منتقل می کنند، الکترون ها را از بین می برند و باعث فلش نور می شوند. فراوانی چنین برخوردهایی به احتمال برهمکنش ذرات ماده تاریک با هسته، غلظت و سرعت نسبی آنها (با در نظر گرفتن حرکت زمین به دور خورشید) بستگی دارد. اما گروه‌های آزمایشی، حتی اگر اثری را تشخیص دهند، انکار می‌کنند که ماده تاریک باعث این پاسخ آشکارساز شده است. و تنها گروه آزمایشی ایتالیایی DAMA، که در آزمایشگاه زیرزمینی Gran Sasso کار می‌کند، گزارش می‌دهد که تغییرات سالانه در نرخ شمارش سیگنال‌ها مشاهده شده است، که احتمالاً با حرکت زمین از طریق جرم پنهان کهکشانی مرتبط است.
آشکارساز برای تشخیص ماده تاریک
در این آزمایش تعداد و انرژی فلاش های نور در داخل آشکارساز طی چندین سال اندازه گیری می شود. محققان وجود نوسانات سالانه ضعیف (حدود 2٪) در نرخ شمارش چنین رویدادهایی را ثابت کرده اند.
اگرچه گروه ایتالیایی با اطمینان از قابلیت اطمینان آزمایشات دفاع می کند، نظرات دانشمندان در مورد این موضوع نسبتا مبهم است. ضعف اصلی نتایج بدست آمده توسط گروه ایتالیایی منحصر به فرد بودن آنهاست. به عنوان مثال، زمانی که امواج گرانشی کشف شد، توسط آزمایشگاه‌های سراسر جهان شناسایی شد و بدین ترتیب داده‌های به‌دست‌آمده توسط گروه‌های دیگر تایید شد. در مورد DAMA، وضعیت متفاوت است - هیچ کس دیگری در جهان نمی تواند به نتایج یکسان ببالد! البته ممکن است این گروه آشکارسازهای قوی تری داشته باشد یا روش های خاص خود را داشته باشد، اما این منحصر به فرد بودن آزمایش، تردیدهایی را در میان برخی از محققان در مورد قابلیت اطمینان آن ایجاد می کند.
«هنوز نمی‌توان گفت دقیقاً چه اطلاعاتی در آزمایشگاه Gran Sasso مربوط می‌شود، در هر صورت، گروهی از ایتالیا نتیجه مثبتی را ارائه کردند و چیزی را انکار نکردند، که اکنون سیگنال‌های پیدا شده است باید به دنبال توضیح بود و این انگیزه بزرگی برای توسعه انواع نظریه ها است، از جمله آنهایی که به ایجاد مدلی از جرم پنهان اختصاص داده شده است در هر صورت، این موضوع می تواند به گامی جدید در درک طبیعت تبدیل شود، اما در حال حاضر من نمی توانم کاملاً موافق باشم. نظر کنستانتین بلوتسکی، محقق برجسته در گروه فیزیک ذرات ابتدایی دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای MEPhI.
ماده تاریک نور ساطع نمی کند یا جذب نمی کند، عملا با ماده "معمولی" تعامل نمی کند، دانشمندان هنوز موفق به گرفتن یک ذره "تاریک" نشده اند. اما بدون آن، جهانی که ما می‌شناسیم، و حتی خودمان، نمی‌توانست وجود داشته باشد. در روز ماده تاریک که در 31 اکتبر جشن گرفته می شود (فیزیکدانان تصمیم گرفتند که این زمان مناسب برای سازماندهی تعطیلات به افتخار ماده تاریک و گریزان است) N+1از آندری دوروشکویچ، رئیس بخش اخترفیزیک نظری در مرکز اخترفضای مؤسسه فیزیکی لبدف، در مورد اینکه ماده تاریک چیست و چرا اینقدر مهم است، پرسید.
N+1: امروزه دانشمندان چقدر مطمئن هستند که ماده تاریک واقعا وجود دارد؟
آندری دوروشکویچ:شواهد اصلی مشاهدات نوسانات تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی است، یعنی نتایجی که توسط فضاپیمای WMAP و "" در 15 سال گذشته به دست آمده است.
آنها با دقت بالا اختلال دمای پس زمینه مایکروویو کیهانی، یعنی تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی را اندازه گرفتند. این اختلالات از دوران نوترکیب، زمانی که هیدروژن یونیزه شده به اتم های خنثی تبدیل شد، حفظ شده است.
این اندازه‌گیری‌ها وجود نوسان‌هایی را نشان می‌داد، بسیار کوچک، حدود یک ده هزارم کلوین. اما زمانی که آنها شروع به مقایسه این داده ها با مدل های نظری کردند، تفاوت های مهمی را کشف کردند که جز با وجود ماده تاریک نمی توان آنها را به هیچ وجه توضیح داد. به لطف این، آنها توانستند سهم ماده تاریک و معمولی در کیهان را با دقت یک درصد محاسبه کنند.
توزیع ماده در کیهان (از چپ به راست) قبل و بعد از ظهور داده های تلسکوپ پلانک
دانشمندان تلاش های زیادی برای خلاص شدن از ماده تاریک نامرئی و نامحسوس انجام داده اند و تئوری هایی در مورد گرانش اصلاح شده مانند MOND ایجاد کرده اند که سعی در توضیح اثرات مشاهده شده دارد. چرا مدل های ماده تاریک ترجیح داده می شوند؟
وضعیت بسیار ساده است: نظریه مدرن گرانش اینشتینی در مقیاس های زمینی به خوبی کار می کند، ماهواره ها مطابق با این نظریه پرواز می کنند. و در مقیاس های کیهانی بسیار خوب عمل می کند. و تمام مدل های مدرنی که جاذبه را تغییر می دهند نمی توانند همه چیز را توضیح دهند. آنها ثابت های جدیدی را در قانون نیوتن معرفی می کنند که به توضیح تأثیرات ماده تاریک در سطح کهکشان کمک می کند، اما در مقیاس کیهان شناختی از علامت گذاری خارج می شود.
آیا کشف امواج گرانشی می تواند در اینجا کمک کند؟ شاید به کنار گذاشتن برخی از نظریه ها کمک کند؟
آنچه امواج گرانشی اکنون اندازه گیری کرده اند، یک موفقیت بزرگ فنی است، نه علمی. وجود آنها 40 سال پیش زمانی که تشعشعات گرانشی از یک تپ اختر دوگانه (غیر مستقیم) کشف شد، شناخته شد. مشاهدات امواج گرانشی یک بار دیگر وجود سیاهچاله ها را تایید کرد، اگرچه قبلاً در آن شک نداشتیم، اما اکنون شواهد کم و بیش مستقیمی داریم.
شکل اثر، تغییرات در امواج گرانشی بسته به قدرت، می تواند اطلاعات بسیار مفیدی را به ما بدهد، اما باید پنج تا ده سال دیگر صبر کنیم تا داده های کافی برای اصلاح نظریه های گرانش داشته باشیم.
چگونه دانشمندان در مورد ماده تاریک یاد گرفتند
تاریخچه ماده تاریک در سال 1933 آغاز شد، زمانی که ستاره شناس فریتز زویکی توزیع سرعت کهکشان ها را در یک خوشه واقع در صورت فلکی کما برنیکس مطالعه کرد. او کشف کرد که کهکشان های این خوشه خیلی سریع حرکت می کنند و اگر فقط ماده مرئی در نظر گرفته شود، خوشه نمی تواند پایدار باشد - کهکشان ها به سادگی در جهات مختلف پراکنده می شوند.
در مقاله ای که در 16 فوریه 1933 منتشر شد، زویکی پیشنهاد کرد که آنها توسط یک ماده گرانشی نامرئی - دانکل ماتری (Dankle Materie) کنار هم نگه داشته شده اند.
کمی بعد، ستاره شناسان دیگر اختلاف بین جرم "مرئی" کهکشان ها و پارامترهای حرکت آنها را تایید کردند.
در سال 1958، ویکتور آمبارتسومیان، اخترفیزیکدان شوروی، راه حل خود را برای پارادوکس زویکی پیشنهاد کرد. به نظر او، خوشه های کهکشانی حاوی ماده نامرئی نیستند که آنها را به صورت گرانشی نگه دارد. ما صرفاً در حال مشاهده خوشه هایی در فرآیند فروپاشی هستیم. با این حال، اکثر ستاره شناسان این توضیح را نپذیرفتند، زیرا در این صورت طول عمر خوشه ها بیش از یک میلیارد سال نخواهد بود و با توجه به اینکه طول عمر کیهان ده برابر بیشتر است، تا امروز به سادگی هیچ خوشه ای باقی نمانده است.
درک عمومی پذیرفته شده از ماده تاریک این است که از WIMP ها تشکیل شده است، ذرات عظیمی که برهمکنش کمی با ذرات ماده معمولی دارند. در مورد خواص آنها چه می توانید بگویید؟
آنها جرم نسبتاً بزرگی دارند - و این تقریباً تمام است، ما حتی نمی توانیم جرم دقیق را نام ببریم. آنها مسافت های طولانی را بدون برخورد طی می کنند، اما اختلالات چگالی در آنها حتی در مقیاس های نسبتاً کوچک از بین نمی روند - و این تنها چیزی است که امروزه برای مدل ها نیاز داریم.
CMB ویژگی های ماده تاریک را در مقیاس های بزرگ، در مقیاس خوشه های کهکشانی به ما می دهد. اما برای «پایین آمدن» به مقیاس کهکشان‌های کوچک، مجبوریم از مدل‌های نظری استفاده کنیم.
وجود کهکشان های کوچک نشان می دهد که حتی در مقیاس های نسبتا کوچک نیز بی نظمی هایی وجود داشته اند که اندکی پس از انفجار بزرگ به وجود آمده اند. چنین ناهمگونی هایی ممکن است محو و صاف شوند، اما ما به یقین می دانیم که در مقیاس کهکشان های کوچک محو نمی شوند. این نشان می دهد که این ذرات ماده تاریک باید دارای ویژگی هایی باشند که این اختلالات ادامه داشته باشد.
آیا این درست است که بگوییم ستارگان فقط به دلیل ماده تاریک می توانند به وجود بیایند؟
نه واقعا. بدون ماده تاریک، کهکشان ها نمی توانند شکل بگیرند و ستارگان نمی توانند خارج از کهکشان ها تشکیل شوند. بر خلاف ماده تاریک، باریون ها همیشه داغ هستند و با تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی تعامل دارند. بنابراین، آنها نمی توانند به طور مستقل در ستاره ها جمع شوند.
ذرات ماده تاریک مانند سیمان نامرئی عمل می‌کنند که باریون‌ها را به سمت کهکشان‌ها می‌کشد و سپس فرآیند تشکیل ستاره را آغاز می‌کند. ماده تاریک شش برابر بیشتر از باریون ها وجود دارد و باریون ها فقط آن را دنبال می کنند.
آشکارساز ذرات ماده تاریک زنون XENON1T
همکاری Xenon100
آیا ماده تاریک زیادی در اطراف ما وجود دارد؟
همه جا هست، تنها سوال این است که چقدر است. اعتقاد بر این است که جرم ماده تاریک در کهکشان ما کمی کمتر از 10 درصد است.
اما در مجاورت کهکشان ماده تاریک بیشتری وجود دارد، ما می‌توانیم نشانه‌هایی از حضور در اطراف منظومه‌های ستاره‌ای خود و سایر منظومه‌های ستاره‌ای را ببینیم. البته، ما آن را به لطف باریون ها می بینیم، آنها را مشاهده می کنیم و می فهمیم که آنها فقط به دلیل وجود ماده تاریک در آنجا "چسبیده اند".
چگونگی جستجوی دانشمندان برای ماده تاریک
از اواخر دهه 1980، فیزیکدانان آزمایشاتی را در تاسیسات اعماق زیرزمینی در تلاش برای ثبت برخورد ذرات ماده تاریک منفرد انجام دادند. در طول 15 سال گذشته، حساسیت جمعی این آزمایش ها به طور تصاعدی افزایش یافته است و به طور متوسط هر سال دو برابر می شود. دو همکاری بزرگ، XENON و PandaX-II، اخیرا آشکارسازهای جدید و حتی حساس‌تری را راه‌اندازی کرده‌اند.
اولین آنها بزرگترین آشکارساز ماده تاریک جهان، XENON1T را ساختند. از یک هدف 2000 کیلوگرمی ساخته شده از زنون مایع استفاده می کند که در مخزن آب به ارتفاع 10 متر قرار داده شده است. همه اینها در زیر زمین در عمق 1.4 کیلومتری در آزمایشگاه ملی Gran Sasso (ایتالیا) قرار دارد. نصب PandaX-II در عمق 2.4 کیلومتری در استان سیچوان چین مدفون شده و حاوی 584 کیلوگرم زنون مایع است.
هر دو آزمایش از زنون استفاده می کنند زیرا بسیار بی اثر است که به پایین نگه داشتن سطح سر و صدا کمک می کند. علاوه بر این، هسته‌های اتم‌های زنون نسبتاً سنگین هستند (به طور متوسط حاوی 131 نوکلئون در هر هسته)، که هدف بزرگ‌تری برای ذرات ماده تاریک فراهم می‌کند. اگر یکی از این ذرات با هسته اتم زنون برخورد کند، برق ضعیف اما محسوسی از نور (سوزن) ایجاد می کند و بار الکتریکی تشکیل می دهد. مشاهده حتی تعداد کمی از چنین رویدادهایی می تواند سرنخ های مهمی در مورد ماهیت ماده تاریک به ما بدهد.
تا کنون، نه این و نه هیچ آزمایش دیگری قادر به تشخیص ذرات ماده تاریک نبوده است، اما این سکوت می تواند برای تعیین حد بالایی در احتمال برخورد ذرات ماده تاریک با ذرات ماده معمولی استفاده شود.
آیا ذرات ماده تاریک می توانند توده هایی مانند ذرات ماده معمولی تشکیل دهند؟
آنها می توانند، اما کل سوال این است که چه تراکمی. از دیدگاه اخترفیزیک، کهکشان ها اجرام متراکمی هستند، چگالی آنها در حد یک پروتون در سانتی متر مکعب است و ستارگان اجرام متراکمی با چگالی مرتبه یک گرم بر سانتی متر مکعب هستند. اما 24 مرتبه اختلاف بین آنها وجود دارد. به طور معمول، ابرهای ماده تاریک چگالی "کهکشانی" دارند.
آیا افراد زیادی فرصتی برای جستجوی ذرات ماده تاریک دارند؟
آنها در تلاش هستند تا برهمکنشهای ذرات ماده تاریک را با اتم‌های ماده معمولی، همانطور که با نوترینوها انجام می‌دهند، ثبت کنند. اما گرفتن آنها بسیار دشوار است و این یک واقعیت نیست که حتی ممکن است.
تلسکوپ CAST (CERN Axion Solar Telescope) در سرن به دنبال ذرات فرضی - اکسیون ها - است که می توانند ماده تاریک را بسازند.
شاید ماده تاریک به طور کلی از ذرات به اصطلاح "آینه ای" تشکیل شده باشد که در اصل فقط با گرانش آنها قابل مشاهده است. فرضیه جهان "آینه" دوم نیم قرن پیش مطرح شد، این یک نوع دو برابر شدن واقعیت است.
ما فقط مشاهدات واقعی از کیهان شناسی داریم.
مصاحبه توسط سرگئی کوزنتسوف
مسکو، 31 اکتبر - RIA Novosti، Olga Kolentsova.محاسبات دانشمندان نشان داده است که 95 درصد جهان را ماده ای تشکیل می دهد که هنوز توسط مردم کشف نشده است: 70 درصد انرژی تاریک و 25 درصد ماده تاریک است. فرض بر این است که میدان اول نشان دهنده یک میدان خاص با انرژی غیر صفر است، اما دومی شامل ذراتی است که قابل شناسایی و مطالعه هستند. اما بی جهت نیست که این ماده جرم پنهان نامیده می شود - جستجوی آن زمان قابل توجهی به طول می انجامد و با بحث های داغ بین فیزیکدانان همراه است. سرن به منظور ارائه تحقیقات خود به عموم مردم، حتی روز ماده تاریک را آغاز کرد که برای اولین بار امروز، 31 اکتبر جشن گرفته می شود.
طرفداران وجود ماده تاریک استدلال های کاملا قانع کننده ای ارائه می کنند که توسط حقایق تجربی تأیید شده است. شناسایی آن در دهه سی قرن بیستم آغاز شد، زمانی که ستاره شناس سوئیسی فریتز زویکی سرعت حرکت کهکشان های خوشه کما را در اطراف یک مرکز مشترک اندازه گیری کرد. همانطور که می دانید سرعت حرکت به جرم بستگی دارد. محاسبات این دانشمند نشان داد که جرم واقعی کهکشان ها باید بسیار بیشتر از آن چیزی باشد که در رصد با استفاده از تلسکوپ تعیین می شود. معلوم شد که بخش نسبتاً بزرگی از کهکشان ها به سادگی برای ما قابل رویت نیستند. بنابراین از ماده ای تشکیل شده است که نور را منعکس و جذب نمی کند.
دومین تأیید وجود جرم پنهان، تغییر نور هنگام عبور آن از کهکشان ها است. واقعیت این است که هر جسمی با جرم، مسیر مستقیم پرتوهای نور را تحریف می کند. بنابراین، ماده تاریک تغییرات خود را در تصویر نوری (تصویر یک جسم دور) ایجاد می کند و با تصویری که فقط توسط ماده مرئی ایجاد می شود متفاوت خواهد شد. ده مدرک برای وجود ماده تاریک وجود دارد، اما این دو مورد اصلی هستند.
© 2012 اعلامیه های ماهانه نویسندگان انجمن سلطنتی نجوم، 2012 RAS
© 2012 اعلامیه های ماهانه نویسندگان انجمن سلطنتی نجوم، 2012 RAS
اگرچه شواهد وجود ماده تاریک کاملاً قانع کننده است، اما هنوز هیچ کس ذرات تشکیل دهنده آن را پیدا نکرده یا مطالعه نکرده است. فیزیکدانان معتقدند که این پنهان کاری به دو دلیل است. اولین مورد این است که این ذرات دارای جرم بسیار بالایی هستند (مرتبط با انرژی از طریق فرمول E=mc²)، بنابراین قابلیت های شتاب دهنده های مدرن برای "تولد" چنین ذره ای کافی نیست. دلیل دوم، احتمال بسیار کم ظاهر شدن ماده تاریک است. شاید ما نتوانیم آن را دقیقاً پیدا کنیم زیرا با بدن انسان و ذرات شناخته شده ما تعامل بسیار ضعیفی دارد. اگرچه ماده تاریک در همه جا وجود دارد (طبق محاسبات) و ذرات آن به معنای واقعی کلمه هر ثانیه در ما هجوم می آورند، ما آن را احساس نمی کنیم.
برای شناسایی ذرات ماده تاریک، دانشمندان از آشکارسازهایی استفاده می کنند که در زیر زمین قرار دارند تا تداخل غیر ضروری را به حداقل برسانند. فرض بر این است که گاهی اوقات ذرات ماده تاریک هنوز با هسته اتم برخورد می کنند، بخشی از تکانه خود را به آنها منتقل می کنند، الکترون ها را از بین می برند و باعث فلش نور می شوند. فراوانی چنین برخوردهایی به احتمال برهمکنش ذرات ماده تاریک با هسته، غلظت و سرعت نسبی آنها (با در نظر گرفتن حرکت زمین به دور خورشید) بستگی دارد. اما گروه‌های آزمایشی، حتی اگر اثری را تشخیص دهند، انکار می‌کنند که ماده تاریک باعث این پاسخ آشکارساز شده است. و تنها گروه آزمایشی ایتالیایی DAMA، که در آزمایشگاه زیرزمینی Gran Sasso کار می‌کند، گزارش می‌دهد که تغییرات سالانه در نرخ شمارش سیگنال‌ها مشاهده شده است، که احتمالاً با حرکت زمین از طریق جرم پنهان کهکشانی مرتبط است.
© عکس: SuperCMDS Collaboration
در این آزمایش تعداد و انرژی فلاش های نور در داخل آشکارساز طی چندین سال اندازه گیری می شود. محققان وجود نوسانات سالانه ضعیف (حدود 2٪) در نرخ شمارش چنین رویدادهایی را ثابت کرده اند.
اگرچه گروه ایتالیایی با اطمینان از قابلیت اطمینان آزمایشات دفاع می کند، نظرات دانشمندان در مورد این موضوع نسبتا مبهم است. ضعف اصلی نتایج بدست آمده توسط گروه ایتالیایی منحصر به فرد بودن آنهاست. به عنوان مثال، زمانی که امواج گرانشی کشف شد، توسط آزمایشگاه‌های سراسر جهان شناسایی شد و بدین ترتیب داده‌های به‌دست‌آمده توسط گروه‌های دیگر تایید شد. در مورد DAMA، وضعیت متفاوت است - هیچ کس دیگری در جهان نمی تواند به نتایج یکسان ببالد! البته ممکن است این گروه آشکارسازهای قوی تری داشته باشد یا روش های خاص خود را داشته باشد، اما این منحصر به فرد بودن آزمایش، تردیدهایی را در میان برخی از محققان در مورد قابلیت اطمینان آن ایجاد می کند.
«هنوز نمی‌توان گفت دقیقاً چه اطلاعاتی در آزمایشگاه Gran Sasso مربوط می‌شود، در هر صورت، گروهی از ایتالیا نتیجه مثبتی را ارائه کردند و چیزی را انکار نکردند، که اکنون سیگنال‌های پیدا شده است باید به دنبال توضیح بود و این انگیزه بزرگی برای توسعه انواع نظریه ها است، از جمله آنهایی که به ایجاد مدلی از جرم پنهان اختصاص داده شده است در هر صورت، این موضوع می تواند به گامی جدید در درک طبیعت تبدیل شود، اما در حال حاضر من نمی توانم کاملاً موافق باشم. نظر کنستانتین بلوتسکی، محقق برجسته در گروه فیزیک ذرات ابتدایی دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای MEPhI.
یک ساختار نظری در فیزیک به نام مدل استاندارد، برهمکنشهای همه ذرات بنیادی شناخته شده برای علم را توصیف می‌کند. اما این تنها 5 درصد از ماده موجود در جهان است، 95 درصد باقیمانده ماهیت کاملاً ناشناخته ای دارد. این ماده تاریک فرضی چیست و دانشمندان چگونه در تلاش برای تشخیص آن هستند؟ هایک هاکوبیان، دانشجوی MIPT و کارمند دپارتمان فیزیک و اخترفیزیک، در این مورد به عنوان بخشی از یک پروژه ویژه صحبت می کند.
مدل استاندارد ذرات بنیادی که سرانجام پس از کشف بوزون هیگز تایید شد، برهمکنش های بنیادی (الکترو ضعیف و قوی) ذرات معمولی را که می شناسیم: لپتون ها، کوارک ها و حامل های نیرو (بوزون ها و گلوئون ها) را توصیف می کند. با این حال، معلوم می شود که کل این نظریه پیچیده عظیم تنها حدود 5-6٪ از کل ماده را توصیف می کند، در حالی که بقیه در این مدل نمی گنجد. مشاهدات از اولین لحظات جهان ما به ما نشان می دهد که تقریباً 95٪ از ماده ای که ما را احاطه کرده است ماهیت کاملاً ناشناخته ای دارد. به عبارت دیگر ما به طور غیرمستقیم حضور این ماده پنهان را به دلیل تأثیر گرانشی آن مشاهده می کنیم، اما هنوز نتوانسته ایم مستقیماً آن را بگیریم. این پدیده جرم پنهان با اسم رمز "ماده تاریک" شناخته می شود.
علم مدرن به ویژه کیهان شناسی بر اساس روش قیاسی شرلوک هلمز کار می کند
اکنون کاندیدای اصلی از گروه WISP اکسیون است که در تئوری برهمکنش قوی پدید می‌آید و جرم بسیار کمی دارد. چنین ذره‌ای قادر است در میدان‌های مغناطیسی بالا به یک جفت فوتون- فوتون تبدیل شود، که نکاتی را در مورد چگونگی تلاش برای تشخیص آن می‌دهد. آزمایش ADMX از محفظه های بزرگی استفاده می کند که میدان مغناطیسی 80000 گاوس (که 100000 برابر میدان مغناطیسی زمین است) ایجاد می کند. در تئوری، چنین میدانی باید واپاشی یک آکسیون را به یک جفت فوتون-فوتون تحریک کند که آشکارسازها باید آن را بگیرند. علیرغم تلاش های متعدد، هنوز امکان شناسایی WIMP ها، آکسیون ها یا نوترینوهای استریل وجود ندارد.
بنابراین، ما در تعداد زیادی از فرضیه‌های مختلف به دنبال توضیح حضور عجیب توده پنهان سفر کرده‌ایم، و با رد کردن همه غیرممکن‌ها با کمک مشاهدات، به چندین فرضیه ممکن رسیده‌ایم که می‌توانیم با آنها کار کنیم.
یک نتیجه منفی در علم نیز نتیجه است، زیرا محدودیت هایی را در پارامترهای مختلف ذرات ایجاد می کند، به عنوان مثال، محدوده جرم های ممکن را حذف می کند. سال به سال، مشاهدات و آزمایش‌های جدید بیشتر و بیشتری در شتاب‌دهنده‌ها محدودیت‌های جدید و شدیدتری را در مورد جرم و سایر پارامترهای ذرات ماده تاریک ایجاد می‌کنند. بنابراین، با کنار گذاشتن همه گزینه‌های غیرممکن و محدود کردن دایره جستجوها، روز به روز به درک اینکه 95 درصد ماده در جهان ما از چه چیزی تشکیل شده است، نزدیک‌تر می‌شویم.
