ماده تاریک

[mohammad_reza]

با سلام به دوستان
هدف از ایجاد این تاپیک دانستن در مورد ماده تاریک و تاثیرش در جهان هستی است
امیدوارم دوستان در روند این تاپیک کمک کنند
روند این تاپیک:
توضیح کلی درباره ماده تاریک
ماده تاریک باریونی و غیر باریونی
نشانه های رصدی از ماده تاریک شامل تاریخچه رصد شواهد و موارد زیر:
- منحنی سرعت ستارگان در کهکشانهای مارپیچی
- عدسی های گرانشی کهکشانی
- سرعت کهکشان ها در خوشه های کهکشانی

تابش زمینه کیهانی
نقشه های به دست آمده از پخش ماده تاریک در جهان
مواد احتمالی تشکیل دهنده ماده تاریک و حدسیات موجود درباره آنها
آزمایشات برنامه ریزی شده برای کشف این که ماده تاریک دقیقا چیست و از چه چیز تشکیل شده.



تعريف ماده تاریک:ماده تاريك يك ماده فرضي است و چون از خود امواج الكترو مغناطيسي گسيل نميكند نيتوان ديد اما از روي اثرات گرانشي موجود بر روي اجسام مرئي ميتوان به وجود آن پي برد

[narcissus flower]

سلام
در ادامه مبحث ماده تاریک کاندید های معرفی شده برای ماده تاریک رو داشتیم معرفی میکردیم
wimp(weakly interacting massive particle)
این کاندید ذره ای فرضی هست که در واقع تمام محدودیتها و ویژگی های ماده تاریک رو در خودش داره یعنی به اندازه ی کافی سنگین و آرام هست.و با کمک فیزیک ذرات سطح مقطع برهم کنش ش رو تعیین کردند وخب دیگه میدونیم خیلی ضعیف هست مثل نوترینو میتونه از ماده عبور کنه و...
و جرمی معادل Tev-Gevدارد.اما یه چیز جالبی وجود داره .در مواقع خیلی نادر ممکن هست به اندازه ی کافی به هسته ی اتم نزدیک بشه و واکنش بدهند و این میتونه انگیزه ای باشه که از این طریق پیگیرش باشند.
برای اینکه بیشتر با این ذره آشنا بشیم لطفا خیلی خیلی به گذشته برگردید. زمانی که جهان دمای بسیار بالایی داشته شرایطی به وجود آمده که تعداد زیادی از ویمپ ها که چگالی تعدادشون تقریبا مثل فوتون ها بوده تشکیل شده است.هنگامی که دمای جهان کم می شده چگالی تعداد ویمپ ها هم کم شده و این روند تا زمانی جهان سرد میشه هست و در نهایت تشکیل این ذره خیلی کم میشه در حالی که فرایند نابودی اش ادامه میبابد*و در نتیجه چگالی تعداد ویمپ ها به صورت نمایی کاهش پیدا کرد
حالا اگر این فرایند تا امروز ادامه داشت که دیگه ویمپی باقی نمی موند یا اینکه امروزه تعدادشون خیلی خیلی خیلی کم میشد اما فرض کنید که ماده تاریک ما رو ویمپ ها ساختند. نکته مهم اینه که در بعضی نقاط تعداد ویمپ ها به قدری کاهش پیدا کرد که دیگه احتمال اینکه ویمپی بتونه ویمپ دیگه ای رو پیدا کنه که نابودش بکنه هم خیلی کم شد و فرایند افت تعدادشون متوقف شد تا ویمپ ها که در واقع تعدادشون هم چشمگیر هست تا الان باقی بمونند(لطفا ابعاد جهان رو درنظر داشته باشید ) .وما باید توجه کنیم که ویمپ منفرد باید پایدار باشه که بتونه ماده تاریک مارو تشکیل بدهد.....
ادامه دارد
*بعضی از مدل ها ادعا میکنند که ماده ی تاریک خود نابودی داره به این معنی که این ها پاد ذره ی خودشون هم هستند بنابراین وقتی ذرات ماده تاریک همدیگر رو میبینند تبدیل به انرژی میشوند(به صورت پرتوی گاما)البته هنوز که چیزی دیده نشده.

[narcissus flower]

سلام
داشتیم در مورد ویمپ ها صحبت میکردیم....
طبق محاسباتی که در مورد ویمپ صورت گرفته به نظر میرسه100000 ذره ی ماده تاریک در ثانیه از یک سانتی متر زمین عبور میکنه .البته خیلی خوشحال نباشیم.اگر ویمپ ها واقعا وجود داشته باشند چون سطح مقطع واکنش پایینی دارند به ندرت واکنش میدهند و بیشترشون به راحتی از زمین عبور میکنند .
به علاوه اگر اتفاقی رخ دهد انرژی در Kevهست و برای آشکار ساز ها هم سخته که این میزان رو درک کنند.البته با همه ی اینها تلاش ها همچنان ادامه دارد.

ایده ی اصلی یافتن ویمپ, بررسی انرژی باقی مانده در ماده در اثر واکنش ویمپ با هسته در ماده وجابه جایی که هسته انجام میدهد میباشد.به سبب این جابه جایی در ساختار کریستال نوسان هایی در شبکه کریستال و یونیزاسیون هایی رخ میدهد.و در نتیجه سیگنال ونشانه هایی ایجاد میشود...برای مثال در بعضی از آزمایش ها از چند کیلوگرم ژرمانیوم وکریستال سیلسیوم ویا سدیم یدیداستفاده میکنند تا سیگنال و یا نوری که در اثر این یونیزاسیون و جابجایی رخ میدهد را مشاهده کنند.

برای کاهش خطا و مشکلات پس زمینه ای ,این آزمایش ها در اعماق زمین صورت میگیره .جایی که یونیزاسیون و تاثیرات تایش کیهانی به مراتب کمتر هست . آشکارسازها در دمای خیلی پایین کار میکنند تا تاثیر نوسانات حرارتی رو کاهش بدهند.حالا با همه ی این کارا بعضی وقتها خود آشکارسازها و حفاظ ها کارو خراب میکنند وخودشون موجب ایجاد سیگنال ناخواسته میشوند.
یعنی عمق فاجعه در چه حد!!!
خسته که نشدین؟؟؟

ادامه دارد.....

[narcissus flower]

قسم آخر از سیزن ویمپ ها
سلام
داشتیم در مورد ویمپ ها صحبت میکردیم...
در قسمت قبلی آشکارسازی مستقیم ویمپ ها را بررسی کردیم .و حالا آشکار سازی غیر مستقیم رو عرض میکنم.
محققان برای آشکارسازی غیر مستقیم از یک ترفند قشنگ استفاده کرده اند.ایده این هست که اگر هاله ی ماده تاریک رو ویمپ تشکیل داده باشه بالاخره این ویمپ ها در این بازه ی زمانی عمر جهان از میان خورشید و زمین عبور کردند.دیگه و از اونجایی که با هسته ها پراکندگی داشتند و یا از مسیرشون منحرف شدند به اندازه ی کافی انرژی از دست دادند.خب پس یه جورایی در لایه های داخلی زمین و خورشید ته نشین شدند!!به واسطه ی گرانش جذب گرانشی داشتند.
شاید خیلی به ندرت این فرایند رخ داده باشه اما با گذشت زمان تعدادشون افزایش یافته وخب شرایط برای اینکه واپاشی با خودشون داشته باشند ایجاد شده.اصل موضوع اینجاست!!!

در اثر این واپاشی نوترینو تولید میشود . البته با انرژی خیلی بالا .شاید بگیم خورشید خودش به واسطه ی فرایند هسته ای زیاد داره اما نکته همین انرژی هست که باعث میشه ما به سادگی اینها رو از هم تمیز دهیم و نوترینو ها هم به راحتی از خورشید فرا میکنند و ما به کمک آشکارسازهامون میتونیم گیرشون بیاندازیم.(البته چون تعدادشون کم هست از این جهت هم میتونیم متمایزشون کنیم)
.و این نوترینوها هم میتوانند گواهی بروجود ویمپ ها باشند(چیزی که هدف اصلی مون بوده)
اما این موضع جالب ادامه داره .آیا ما واقعا نوترینو رو گیر میاندازیم ؟؟

نوترینو ها در اتمسفر و سنگ های اطراف آشکار ساز ها میون تولید میکنند.البته میون ها به وسیله ی تابش کیهانی در اتمسفر هم تولید میشوند .ویک پس زمینه ی مزاحم داریم بنابراین با توجه به دلایل ذکر شده آشکارساز ها رو در عمق زمین قرار میدهند تا صخره ها از این آشکارسازها محافظت کنندو تمرکزشون رو بر روی میون های اصلی که در اثر عبور نوترینو از میان زمین وواکنش با صخره ها تولید میشوند,قرار دهند .و
بهترین موقع برای این کار شب ها هست .چرا؟چون وقتی خورشید در پشت زمین باشه بهترین موقع برای گیر اندازی نوترینوهای پرانرژی ای هست که از خورشید میایند ...همه چیز آماده هست البته این فرایند خیلی طولانی هست اما دانشمندان هم دست از تلاش برنخواهند داشت.
ممنون از همراهی شما

[narcissus flower]

سلام
اگر با ما همراه باشید داشتیم در مورد کاندید هایی که برای ماده تاریک سرد پیشنهاد شده است رو معرفی میکردیم

اکسیون
یک ذره ی توهمی دیگری که برای ماده تاریک سرد در نظر گرفته شده اکسیون ها هستند.
یکی از تئوری ها پیش بینی میکند که این ذرات بار الکتریکی ندارد ودارای جرمی در حدود میکرو تا 1الکترون ولت هستند.این ذره به دلیل ویژگی اصلی که برای ماده تاریک در نظر گرفتند سطح مقطع واکنش کمی با میدان های قوی و ضعیف دارد.(سطح مقطع:احتمال انجام و رخداد یک واکنش)

بعضی از تئوری ها تشکیل مقدار زیادی از این اکسیون ها رو در زمان انفجار بزرگ رو پیشنهاد کرده اند.واگر این موضوع رو قبول داشته باشیم که اکسیون ها جرم پایینی دارند ماده تاریک حاوی اکسیون های حالت بوز اینشتین *خواهیم داشت.

در نظریات پیش بینی میشود اکسیون میتونه به فوتون تغییر کنه و برعکسشم رخ میدهد البته در حضور یک میدان مغناطیسی خیلی خیلی قوی واز این اتفاق در آزمایش ها برای دیدن اکسیون استفاده میکنند.یعنی یک نور قطبیده (پلاریزه)از میان میدان مغناطیسی 5Tعبور میکنند واین فوتون با میدان اندر کنش داشته و تحت یک مراحل آزمایشگاهی میتواند به اکسیون تبدیل شود.
اگرچه بازهم این نهضت یافتن اکسیون ادامه دارد .

*این حالت فاز پنجم ماده هست سه تا رو بلدید چهارمی پلاسما و پنجمی حالت چگال بوز اینشتین هست و ذرات بوزون در دماهای بسیار پایین وارد این فاز میشوند.

[narcissus flower]

اگر به نوشته های بالا توجه نموده باشید به مرور زمان میزانی ماده تاریک از نوع ویمپ ها در ستارگان باقی خواهد ماند.اما چه تاثیری خواهند داشت؟
وجود ویمپ ها زمانی اهمیت پیدا خواهد کرد که در انتقال حرارت سهم داشته باشند.بنابراین باید ضریب هدایت حرارتی ویمپ ها را بررسی کنیم .که با توجه به محاسباتی که صورت میگیرد به نظرمیرسه که ضریب هدایتی ویمپ ها به مراتب بیشتر از گازهای درون خورشید هست.
بنابراین تجمع این ذرات در مرکز ستارگان میتواند اثرات مهمی برانتقال حرارت و ساختمان آنها و تحول آنها اثر بگذارد چون که این ذرات ضریب هدایت گرمایی بالایی دارند میتوانند روند تحول ستارگان را سریعتر نموده و سن آنها را کاهش دهد!

و اثرات آنها را میتوان در نمودار هرتسپروگ راسل نیز بررسی نمود.شاید از این طریق چیزی دستگیر مون شد.

نکته:تا حالا در مورد ماده تاریک سرد و کاندیدای اون مطالبی بیان شد .حقیقتش این هست که دلیل تاکید زیادم بر این قسمت برای این هست که این مدل ماده تاریک میتونه جهان ما رو بهتر توجیه کند و شبیه سازی هاهم بدای بدک نبوده..
البته علاوه بر کاندیدهای ذکر شده کاندیدهای دیگری هم وجود دارند .نظیر :
فوتینو
گراویتینو
هیگزینو!
مگنینو
که از اسمشون حالت ابر تقارنی ای که دارند مشهود هست.

پی نوشت :ببخشید دوباره برگشتیم به ویمپ ها ,اخه موضوع جالبی بود!!!

منبع:مجله پژوهش فیزیک ایران

[narcissus flower]

سلام
به حول وقوه ی الهی به بررسی آخرین نوع ماده تاریک میپردازیم
ماده تاریک گرم .
که حالت فرضی دیگری برای ماده تاریک هست که حالتی مابین ماده تاریک سرد و داغ هست. وسرعت ذرات به مراتب بین این دو حالت وجود داره.اگرچه قسمت اعظم ماده تاریک را نوع سرد تشکیل میدهد اما احتمال این هم وجود داره که نوع گرم هم حضور داشته باشه. چون در هر نظریه ای نقص هایی وجود داره ماده تاریک سرد هم در بعضی قسمت ها نارسا هست به همین جهت این نوع ایجاد شده.
از کاندیدهای حالت گرم که دیگه واقعا توهمی و فرضی هست:

گراویتینو که ذره ی حامل نیروی ابر گرانش هست و که این ترکیبی از گرانش خودمون واصول تئوری ابر تقارن هست. البته خود این نیرو خودش شرایطش معلوم نیست دیگه چه برسه حاملش ....

نوعی خاص از نوترینو .Sterile neutrinoکه سنگین تر از مدل عادی بوده و اندر کنش کلا ندارد مگر اندر کنش گرانشی. در حالیکه نوع عادی اش با نیروی ضعیف واکنش میدهد.

نوعی خاص از ویمپ .که شرایط تشکیلش با ویمپ کاندید ماده تاریک سرد متفاوت هست.بنابراین باهم اشتباه نگیرید.

گاهی برای اینکه بتوانند بهتر جهان را تشریح کنند , ترکیبی از این حالات در نظر میگیرند یعنی از هر نوع ماده تاریک درصدی رو اختصاص میدهند و مدلی را ارائه میدهند البته همین جوری نه ها ...

چون ماده تاریک فرضی هست و کاندید ها هم فرضی مسیر کمی دشوار هست البته شبیه سازی ها خیلی کمک میکنند که بتوانیم مدل بهتر را برگزینیم...
اما راه تو را میخواند.....

[narcissus flower]

سلام دوستان گرامی
تا الان با ماده ی تاریک آشنایی پیدا کردیم . در این قسمت در مورد تاثیر ماده تاریک بر روی تابش زمینه ی کیهانی مطالبی رو عرض خواهم کرد:
اگر مطالب قبلی رو مطالعه فرموده باشید گفته شد ماده تاریک (مثلا ویمپ ها)خود واپاشی داره ,یعنی اگر دو تا ماده تاریک برخوردی داشته باشند واپاشیده میشوند.حالا به مقدار زیادی به عقب بر میگردیم در زمانی که حتی اولین ستاره ها هم تشکیل نشده بود!
در واقع زمانی که جهان هنوز پلاسمایی از پروتون الکترون و هیدروژن اینا بوده (یعنی در انتقال به سرخ های بالا).واپاشی ماده تاریک در این عصرنیز رخ میداده و باعث ایجاد ذرات پر انرژی میشده .ذر ات پر انرژی با این آش پلاسما واکنش هایی داشته و کسری از انرژی شان را در این راه به آنها منتقل نموده است که باعث یونیزاسیون هیدروژن و و یا بالارفتن دمای مجوعه و جنب و جوش شان میشده .

خب دوستان بعد از اینکه جهان شفاف شد و تابش زمینه داشتیم این تغییرات انرژی که به مجموعه اعمال شده برتابش اثر گذاشته ومیگن میتونه همین موضوع باعث غیر همگن بودن و نوسانات اندک در تابش شده باشه(اگر نقشه های تابش زمینه رو ملاحظه کرده باشید کمی ناهمگن هست )

بنابراین ماده ی تاریک بر روی این قسمت از تاریخ کیهان که درو اقع در دروان های باز ترکیب وزمان تابش زمینه ی کیهانی بوده بوده اثر گذاشت. وحتی کوچکترین تغییری در این یونیزاسیون ها از حد استاندارد خود موجب تاثیر موثری براین ناهمگنی بوده است.و اگر موضوع تایید بشه یعنی مهر تاییدی دیگر بر حضور ماده تاریک

[al-psp]

من یه سوال داشتم:
ماده تاریک تو منظومه شمسی و یا حتی تو سطح زمین وجود داره؟

[aysa]

من یه سوال داشتم:
ماده تاریک تو منظومه شمسی و یا حتی تو سطح زمین وجود داره؟

دريه جايي خونده بودم كه ماده ي تاريك درهمه جاي عالم است.وامكان اينكه فضاي خالي موجوددرجهان(البته به نظرما)كاملا خالي نباشه زياده وگذشته ازماده ي مرئي شامل ماده ي تاريك واگه اشتبا نكنم انرژي تاريك هم هست.
ولي اينكه روكره ي زمين باشه يه كم بعيد به نظرمياد.چون اونوقت يه تاثيري دراطرافمون ميذاشت كه ما از اون به وجود همچين چيزي شك ميكرديم.البته اينم بگم كه مهم نيست درزمين وجوددارد يانه مهم اينه كه درجهان وجود داشته باشه (يا نداشته باشه)چون آينده ي جهان يه جورايي بهش گره خورده.

[پیمان اکبرنیا]

دريه جايي خونده بودم كه ماده ي تاريك درهمه جاي عالم است.وامكان اينكه فضاي خالي موجوددرجهان(البته به نظرما)كاملا خالي نباشه زياده وگذشته ازماده ي مرئي شامل ماده ي تاريك واگه اشتبا نكنم انرژي تاريك هم هست.
ولي اينكه روكره ي زمين باشه يه كم بعيد به نظرمياد.چون اونوقت يه تاثيري دراطرافمون ميذاشت كه ما از اون به وجود همچين چيزي شك ميكرديم.البته اينم بگم كه مهم نيست درزمين وجوددارد يانه مهم اينه كه درجهان وجود داشته باشه (يا نداشته باشه)چون آينده ي جهان يه جورايي بهش گره خورده.

البته ماده تاریک با ماده معمولی اصلا بر هم کنش خاصی نداره (ناچیزه) بنابر این اطراف ما هست ولی تاثیری ازش احساس نخواهیم کرد. البته من نمیدونم مقدار ماده تاریک داخل کهکشانها چقدره (فکر کنم کم باشه). ولی میدونم آزمایشگاههایی در زمین با روشهای بسیار خاص و سخت، سعی دارند وجود ذرات ماده تاریک در اطراف ما را اثبات کنند