ریحانی ها - ماده تاریک از نور ساخته نشده است

این که بگوئیم متاسفانه ماده تاریک از نور ساخته نشده است احتمالا بدیهی به نظر می‌رسد! ماده تاریک، ماده‌ای است که فقط اثر گرانشی آن احساس می‌شود و تخمین زده می‌شود که حدود 85 درصد جرم جهان را تشکیل دهد، اما هیچ شناختی از آن نداریم. با این همه تا پیش از این بسیاری از فیزیک‌دان‌ها امیدوار بودند که فوتون‌ها می‌توانند به ما کمک کنند تا ماهیت این ماده مرموز را بهتر بشناسیم. اما حالا ویتور کاردوسو از دانشگاه فنی لیسبون در پرتغال این ایده را نقض کرده است.

بر اساس چند تئوری، فوتون‌های سنگین که نسخه‌های سنگین وزن فوتون‌های معمولی و بدون جرم هستند، ممکن است تشکیل‌دهنده ماده تاریک باشند.

بر این اساس فوتون‌های سنگین میزان بسیار کمی جرم دارند و ممکن است حامل نیروی بنیادین ناشناخته‌ای باشند که به آنها اجازه می‌دهد تنها با فوتون‌های معمولی ارتباط داشته باشند؛ ارتباطی که باعث می‌شود این قسمت از ماده از دید ما انسان‌ها پنهان بماند.

در این صورت کاردوسو فکر می‌کند این فوتون‌های سنگین باید در هنگام عبور از نزدیک سیاه‌چاله‌ها اثرات واضحی به جای بگذارند.

البته بیشتر ذرات جرم‌دار وقتی از حد مشخصی به یک سیاه‌چاله نزدیک شوند، به درون آن افتاده و هرگز دیده نخواهند شد.

فوتون‌های بدون جرم اما می‌توانند از همان منطقه بدون خطر بگذرند،به شرطی که مسیر آنها در خط مستقیم به سمت سیاه‌چاله نباشد. اما یک فوتون با جرم کم می‌تواند به مدار چرخش سیاه‌چاله وارد شده و کمی از تکانه زاویه‌ای آن را بدزدد. اگر این شرایط درست باشد، آن وقت این چرخش آن قدر ادامه پیدا می‌کند تا سیاه‌چاله از چرخش محوری باز بایستد.

بنا بر این کاردوسو و تیمش شروع به محاسبه مقدار فوتون سنگینی کردند که برای باز ایستاندن یک سیاه‌چاله از چرخش کافی است. آنها سپس این داده‌ها را روی سن و سرعت چرخش هشت سیاه‌چاله بسیار سنگین‌وزن آزمایش کردند و به این نتیجه رسیدند که سن پیرترین سیاه‌چاله چرخان بالاتر از حد بالایی است که جرم فوتون‌ها تعیین می کند؛ به عبارت دیگر، این فوتون‌ها باید جرمی در حد 10 الی 20 الکترون ولت داشته باشند که احتمال بسیار بعیدی است.

کاردوسو توضیح می‌دهد:« ما به جای آن که محاسبه کنیم ماده تاریک از چه چیزی ساخته شده، در حال بررسی این هستیم که ماده تاریک از چه چیزی ساخته نشده است.» با این همه آلفرد گلدآبر از دانشگاه استونی‌بروک در نیویورک می‌گوید: «اگر سیاه‌چاله انرژی لازم برای چرخش فوتون‌ها را در اختیار آنها بگذارد، حرکت آهسته فوتون‌ها باعث می‌شود آن‌ها جرم‌دار به نظر برسند و این چیزی است که محاسبات را بر هم می‌زند».

با این همه کاردوسو فکر می‌کند این جرم ظاهری تنها در سطح زیر اتمی تاثیرگذار است و فقط جرم واقعی فوتون های سنگین است که می‌تواند در مقیاس یک سیاه‌چاله تاثیرگذار باشد. بنا بر این محاسبات او نشان می‌دهد چنینی فوتون‌هایی وجود ندارند.

ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک قابل قبول‌ترین تئوری در توجیه انحراف موجود در حرکت وضعی کهکشان‌هاست. بر اساس قوانین کپلر، سرعت چرخش ستاره‌ها بر اساس فاصله از مرکز کهکشان باید تغییر کند؛ اما مشاهدات چنین چیزی را نشان نمی‌دهند.

برای رفع این مشکل، فیزیک‌دانان فرض را بر این می‌گذارند که توزیع جرم کهکشان‌ها آن طور که در ظاهر دیده می‌شود، در مرکز جمع نشده و بخش بیشتر جرم که نادیدنی است، در هاله اطراف کهکشان توزیع شده است.

از آن‌جا که این ماده امواج الکترومغناطیسی منتشر نمی‌کند یا بازتاب نمی‌دهد و قابل دیدن نیست، آن را ماده تاریک می‌نامند.