قد يقترب العلماء من تحقيق “اختراق أساسي في علم الكونيات وفيزياء الجسيمات”، إذا تمكنت المادة المظلمة و”الجزيئات الشبحية” من التفاعل
قد يتصادم اثنان من أكثر الجسيمات غموضًا في الكون بشكل غير مرئي في جميع أنحاء الكون، وهو اكتشاف يمكن أن يحل واحدة من أكبر المشكلات العالقة في نموذجنا القياسي لعلم الكون.
هذين المكونين بعيد المنال – المادة المظلمة والنيوترينوات (أو “جزيئات شبح“) – موجودة في كل مكان في جميع أنحاء الكون، ومع ذلك فهي لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. في دراسة نشرت في 2 يناير في المجلة علم الفلك الطبيعة، وجد فريق دولي من الباحثين دليلاً على أن المادة المظلمة والنيوترينوات قد تتصادمان، مما يؤدي إلى نقل الزخم بينهما في هذه العملية.
قد يساعد هذا التفاعل المفاجئ في تفسير سبب كون الكون أقل كثافة بالمناطق الكثيفة، مثل المجرات، مما كان متوقعًا – وبعبارة أخرى، الكون أقل “تكتلًا” مما يعتقد علماء الكونيات، كما قال الباحثون في مقالة نشرتها مجلة “نيتشر” العلمية. إفادة.
تظل المادة المظلمة والنيوترينوات لغزًا
المادة المظلمة هي المادة الغامضة غير المرئية التي تشكل 85% من المادة الموجودة في الكون. وكما يوحي اسمها، فإن المادة المظلمة لا تبعث الضوء، لذلك تم الاستدلال على وجودها بشكل غير مباشر فقط من تأثير جاذبيتها، كما لوحظ في المسوحات الكونية.
النيوترينوات هي جسيمات دون ذرية ذات كتل منخفضة للغاية ولا تحتوي على شحنة كهربائية، لذلك نادرًا ما تتفاعل مع الجسيمات الأخرى. يتم إنتاجها بواسطة عمليات نووية مختلفة، بما في ذلك الاندماج النجمي والمستعرات الأعظم، بكميات هائلة: في كل ثانية، يمر ما يقرب من 100 مليار نيوترينو عبر كل سنتيمتر مربع من جسمك، ذكرت لايف ساينس سابقًا.
ومع ذلك، لا ينبغي أن تتفاعل المادة المظلمة والنيوترينوات، وفقًا للنموذج الرائد في علم الكونيات، والمعروف باسم نموذج لامدا للمادة المظلمة الباردة (lambda-CDM). يهدف هذا النموذج القياسي إلى التفسير النظري للبنية واسعة النطاق للكون.
اللغز الكوني
ومع ذلك، تقدم هذه الدراسة الحديثة دليلاً جديدًا على أن المادة المظلمة والنيوترينوات قد تتفاعلان بعد كل شيء، كما افترض باحثون آخرون على مدى العقدين الماضيين.
إذا اصطدمت المادة المظلمة والنيوترينوات، ونقل الزخم لبعضهما البعض في هذه العملية، فإن هذا الاكتشاف من شأنه أن يلهم إعادة التفكير في نموذج لامدا-CDM. مثل هذه الاصطدامات يمكن أن تساعد أيضًا في تفسير “التوتر S8“، عدم التطابق بين “التكتل” المتوقع والفعلي للكون.
“هذا التوتر لا يعني أن النموذج الكوني القياسي خاطئ، لكنه قد يوحي بأنه غير مكتمل.” إليونورا دي فالنتينو، مؤلف مشارك في الدراسة وزميل أبحاث كبير في جامعة شيفيلد في المملكة المتحدة، أوضح في إفادة. “تُظهر دراستنا أن التفاعلات بين المادة المظلمة والنيوترينوات يمكن أن تساعد في تفسير هذا الاختلاف، مما يوفر نظرة جديدة حول كيفية تشكل البنية في الكون.”
ينبع عدم التطابق من النتائج التي توصل إليها الباحثون بأن الكون الحالي ليس كذلك معبأة معا كما كان متوقعًا، استنادًا إلى ملاحظات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB) – أول ضوء في الكون، انبعث عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة فقط.
“إن العبارة القائلة بأن الهياكل الكونية” أقل تكتلًا “من الأفضل فهمها بالمعنى الإحصائي، وليس كتغيير في مظهر المجرات أو العناقيد الفردية. فهي تشير إلى انخفاض الكفاءة في نمو الهياكل الكونية مع مرور الوقت،” مؤلف مشارك في الدراسة. ويليام جياريوقال عالم الكونيات في جامعة هاواي لموقع Live Science عبر البريد الإلكتروني.
كشف خيوط متعددة من الأدلة
حاول الباحثون توحيد الأدلة من تقلبات الطاقة والكثافة في CMB ومن اهتزازات الباريون الصوتية (BAO) – موجات الضغط “مجمدة” في الزمن منذ بداية الكون – مع ملاحظات أحدث لبنية الكون واسعة النطاق.
تأتي بيانات الكون المبكر من تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات في تشيلي وكالة الفضاء الأوروبيةتلسكوب بلانك الفضائي، والذي تم تصميمه لدراسة CMB. تأتي بيانات الكون اللاحق من تلسكوب فيكتور إم بلانكو في تشيلي مسح سلون الرقمي للسماء، وهو جهد استمر عقدين من الزمن لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لملايين المجرات عبر أكثر من 11 مليار سنة ضوئية.
قام الباحثون أيضًا بدمج بيانات القص الكونية من مسح الطاقة المظلمة. القص الكوني هو تشويه الأجرام السماوية البعيدة بسبب عدسة الجاذبية الضعيفة، والذي يحدث عندما تنحني الهياكل الأمامية الضخمة نسيج الزمكان وتغيير مسارات الضوء التي تنتقل من تلك الأجرام السماوية البعيدة إلى أجهزة الكشف لدينا.
وأخيرًا، قام الباحثون بدمج هذه البيانات ووضع نموذج لتطور الكون. عند حساب الاصطدامات بين المادة المظلمة والنيوترينوات وتبادل الزخم الناتج، أنتجت عمليات المحاكاة نموذجًا لكون يتوافق بشكل أفضل مع الملاحظات الحقيقية.
ومع ذلك، هناك سبب للبقاء حذرًا، حيث أن التفاعل بين المادة المظلمة والنيوترينوات ليس له سوى عدد قليل من العناصر 3-مستوى سيجما اليقين — مما يعني أن هناك احتمالًا بنسبة 0.3% أن تكون هذه النتيجة مجرد صدفة. على الرغم من أنه أقل من المعيار الذهبي العلمي وهو 5 سيجما، إلا أنه مهم بما يكفي لتبرير المزيد من البحث لأنه، إذا تم تأكيده، فإن التفاعل سيثبت “اختراقًا أساسيًا في علم الكونيات وفيزياء الجسيمات” – وحلًا محتملاً لمعضلة التكتل الكوني.
“سيأتي الحكم النهائي من عمليات المسح الكبيرة القادمة للسماء، مثل تلك التي تجريها وكالة الفضاء الأمريكية مرصد فيرا سي روبن، وعمل نظري أكثر دقة”، قائد فريق البحث سيباستيان تروجانوفسكيوأوضح عالم الفيزياء النظرية في المركز الوطني للأبحاث النووية في بولندا، في أ بيان منفصل. “سيسمح لنا ذلك بتحديد ما إذا كنا نشهد اكتشافًا جديدًا في القطاع المظلم أو ما إذا كانت نماذجنا الكونية تتطلب مزيدًا من التعديل. ومع ذلك، فإن كل من هذه السيناريوهات تقربنا من حل لغز المادة المظلمة.”
تنويه من موقع “بتوقيت بيروت”:
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
www.livescience.com
بتاريخ: 2026-01-22 13:00:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “بتوقيت بيروت”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
