12-02-2011, 10:22 AM
اختر فیزیک تئوری:تخمین دقیق*تر از حد ذرات ماده تاریک
دانش > دانش - همشهری آنلاین:
فیزیکدانان دقیق*ترین حد تعیین*شده برای ذرات ماده تاریک- ماده اسرارآمیز و مبهمی که تصور می*شود 98 درصد از همه ماده جهان و تقریبا یک چهارم جرم کل جهان را تشکیل دهد- را به دست داده*اند.
به گزارش لایوساینس پژوهشگران از داده*های به دست آمده از "تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی" ناسا برای محاسبه سرعت برخورد ذرات ماده تاریک با ضدماده*های*شان و نابودشدن*شان در کهکشان*هایی که به دور کهکشان راه شیری ما می*چرخند، استفاده کردند تا پارامترهای مربوط به جرم ذرات تاریک را تعیین کنند.
ساواس کوشیاپاس، استادیارد بخش فیزیک در دانشگاه براون، و دانشجوی دوره فوق*لیسانس آلکس گرینگر- اسمت دریافتند که ذرات ماده تاریک باید جرمی بیشتر از 40 گیگا الکترون ولت(GeV)- تقریبا 42 برابر جرم یک پروتون را داشته باشند.
کوشیاپاس در بیانیه*ای اعلام کرد: "بر اساس یافته*های ما اگر ذره یک توده جرمی کمتر از 40 گیگا-الکترون*ولت داشته باشند، نمی*توان آنها را ذره ماده تاریک خواند."
جزئیات این بررسی در جورنال Physical Review Letters منتشر شده است.
تردید در یافته*های پیشین
این پژوهشگران می*گویند نتایج آنها با یافته*های اخیر از تجربیات زیرزمینی که کشف بالقوه ماده تاریک را گزارش کرده بود، تطبیق ندارد.
این تجربیات مدعی بودند که ذرات ماده تاریک با جرمی از 7 تا 12 گیگا الکترون ولت یافته*اند، میزانی بسیار کمتر حد تعیین شده بر اساس بررسی جدید است.
اما قضیه پیچیده*تر از اینهاست. در دهه 1920 ادوین هابل ستاره*شناس کشف کرد که جهان ایستا نیست، بلکه در حال گسترش است. بیش از70 سال بعد، مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل که نام این ستاره*شناس را بر خود داشت، نشان داد که جهان با سرعتی بسیار بیشتر از حدی که قبلا تصور می*شد، در حال گسترش و انبساط است.
کیهان*شناسان معتقدند نیروی مرموزی به نام انرژی تاریک زمینه*ساز این شتاب گرفتن شگفت*آور انبساط جهان است. انرژی تاریک، مانند ماده تاریک، به طور مستقیم شناسایی نشده است، اما تصور می**شود عامل نیرویی باشد که کیهان را با سرعت مرتبا فزاینده گسترش می*دهد.
کوشیاپاس می*گوید: "اگر فرض کنیم که جرم ذره ماده تاریک کمتر از 40 گیگا الکترون ولت است، در این صورت مقدار ماده تاریک در حال حاضر آنقدر زیاد خواهد بود که دیگر نمی**شود با این سرعت شتابنده انبساط پیدا کند."
جهان پیچیده ما
تصور می**شود که انرژی تاریک 73 درصد از کل جرم و انرژی جهان را تشکیل می*دهد. ماده تاریک 23 درصد بقیه را تشکیل می*دهد و تنها 4 درصد از جهان از ماده معمول که ما می*توانیم آن را ببینیم، مانند ستاره*ها، سیاره*ها و کهکشان*ها تشکیل شده*اند.
اما از آنجایی که نه ماده تاریک و نه انرژی تاریک به طور مستقیم قابل* شناسایی نیستند، مفاهیمی ثابت*نشده باقی می*مانند.
دست کم از یک لحاظ تصور می*شود که ماده تاریک مانند ماده معمول عمل می*کند، هنگامی که ذرات ماده تاریک با ذرات ضدماده مربوط به خود برخورد می*کنند، باید یکدیگر را نابود کنند. ضدماده متناظر ماده معمولی است؛ تصور بر این است که برای هر ذره ماده یک ذره ضدماده متناظر وجود دارد که جرمی معادل آن و باری مخالف آن دارد.
دانشمندان تصور می*کنند که ماده تاریک از ذراتی به نام "ذرات پرجرم با تعامل ضعیف" (WIMP) تشکیل شده باشند. هنگامی که یک WIMP با ضدذره خود برخورد می*کنند، باید یکدیگر را نابود کنند.
کوشیاپاس و گرینگر- سامت برای بررس جرم ماده تاریک، اساس این روند نابودی را معکوس کردند. آنها به مشاهده هفت کهکشان کوتوله پرداختند که تصور می*شود مملو از ماده تاریک باشند، زیرا حرکت ستاره**های درون آنها را نمی*توان با جرم آنها به تنهایی به طور کامل توضیح داد.
به گفته کوشیاپاس از آنجایی که این کهکشان*های کوتوله همچنین گاز هیدروژن و سایر مواد معمول بسیار کمتری دارند، تصویر واضحتری از ماده تاریک و اثرات آن را به دست می*دهند.
فیزیکدانان با استفاده از داده*های جمع*آوری*شده در سه سال گذشته بوسیله تلسکوپ فرمی که تابش پرتوهای پرانرژی گاما را رصد می*کند، به عقب باز گشند.
این دانشمندان با اندازه*گیری شمار ذرات نور، به نام فوتون*ها، در این کهکشان*ها محاسبه معکوس انجام دادند تا مشخص کنند هر چند وقت یک بار ذراتی نام کوارک تولید می*شده*اند که فراورده واکنش نابودی WIMP و ضدWIMP هستند.
این کار فیزیکدانان را قادر کرد تا حدود جرم ذرات ماده تاریک و سرعت نابود*شدن*شان را تعیین کنند.
دانش > دانش - همشهری آنلاین:
فیزیکدانان دقیق*ترین حد تعیین*شده برای ذرات ماده تاریک- ماده اسرارآمیز و مبهمی که تصور می*شود 98 درصد از همه ماده جهان و تقریبا یک چهارم جرم کل جهان را تشکیل دهد- را به دست داده*اند.
به گزارش لایوساینس پژوهشگران از داده*های به دست آمده از "تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی" ناسا برای محاسبه سرعت برخورد ذرات ماده تاریک با ضدماده*های*شان و نابودشدن*شان در کهکشان*هایی که به دور کهکشان راه شیری ما می*چرخند، استفاده کردند تا پارامترهای مربوط به جرم ذرات تاریک را تعیین کنند.
ساواس کوشیاپاس، استادیارد بخش فیزیک در دانشگاه براون، و دانشجوی دوره فوق*لیسانس آلکس گرینگر- اسمت دریافتند که ذرات ماده تاریک باید جرمی بیشتر از 40 گیگا الکترون ولت(GeV)- تقریبا 42 برابر جرم یک پروتون را داشته باشند.
کوشیاپاس در بیانیه*ای اعلام کرد: "بر اساس یافته*های ما اگر ذره یک توده جرمی کمتر از 40 گیگا-الکترون*ولت داشته باشند، نمی*توان آنها را ذره ماده تاریک خواند."
جزئیات این بررسی در جورنال Physical Review Letters منتشر شده است.
تردید در یافته*های پیشین
این پژوهشگران می*گویند نتایج آنها با یافته*های اخیر از تجربیات زیرزمینی که کشف بالقوه ماده تاریک را گزارش کرده بود، تطبیق ندارد.
این تجربیات مدعی بودند که ذرات ماده تاریک با جرمی از 7 تا 12 گیگا الکترون ولت یافته*اند، میزانی بسیار کمتر حد تعیین شده بر اساس بررسی جدید است.
اما قضیه پیچیده*تر از اینهاست. در دهه 1920 ادوین هابل ستاره*شناس کشف کرد که جهان ایستا نیست، بلکه در حال گسترش است. بیش از70 سال بعد، مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل که نام این ستاره*شناس را بر خود داشت، نشان داد که جهان با سرعتی بسیار بیشتر از حدی که قبلا تصور می*شد، در حال گسترش و انبساط است.
کیهان*شناسان معتقدند نیروی مرموزی به نام انرژی تاریک زمینه*ساز این شتاب گرفتن شگفت*آور انبساط جهان است. انرژی تاریک، مانند ماده تاریک، به طور مستقیم شناسایی نشده است، اما تصور می**شود عامل نیرویی باشد که کیهان را با سرعت مرتبا فزاینده گسترش می*دهد.
کوشیاپاس می*گوید: "اگر فرض کنیم که جرم ذره ماده تاریک کمتر از 40 گیگا الکترون ولت است، در این صورت مقدار ماده تاریک در حال حاضر آنقدر زیاد خواهد بود که دیگر نمی**شود با این سرعت شتابنده انبساط پیدا کند."
جهان پیچیده ما
تصور می**شود که انرژی تاریک 73 درصد از کل جرم و انرژی جهان را تشکیل می*دهد. ماده تاریک 23 درصد بقیه را تشکیل می*دهد و تنها 4 درصد از جهان از ماده معمول که ما می*توانیم آن را ببینیم، مانند ستاره*ها، سیاره*ها و کهکشان*ها تشکیل شده*اند.
اما از آنجایی که نه ماده تاریک و نه انرژی تاریک به طور مستقیم قابل* شناسایی نیستند، مفاهیمی ثابت*نشده باقی می*مانند.
دست کم از یک لحاظ تصور می*شود که ماده تاریک مانند ماده معمول عمل می*کند، هنگامی که ذرات ماده تاریک با ذرات ضدماده مربوط به خود برخورد می*کنند، باید یکدیگر را نابود کنند. ضدماده متناظر ماده معمولی است؛ تصور بر این است که برای هر ذره ماده یک ذره ضدماده متناظر وجود دارد که جرمی معادل آن و باری مخالف آن دارد.
دانشمندان تصور می*کنند که ماده تاریک از ذراتی به نام "ذرات پرجرم با تعامل ضعیف" (WIMP) تشکیل شده باشند. هنگامی که یک WIMP با ضدذره خود برخورد می*کنند، باید یکدیگر را نابود کنند.
کوشیاپاس و گرینگر- سامت برای بررس جرم ماده تاریک، اساس این روند نابودی را معکوس کردند. آنها به مشاهده هفت کهکشان کوتوله پرداختند که تصور می*شود مملو از ماده تاریک باشند، زیرا حرکت ستاره**های درون آنها را نمی*توان با جرم آنها به تنهایی به طور کامل توضیح داد.
به گفته کوشیاپاس از آنجایی که این کهکشان*های کوتوله همچنین گاز هیدروژن و سایر مواد معمول بسیار کمتری دارند، تصویر واضحتری از ماده تاریک و اثرات آن را به دست می*دهند.
فیزیکدانان با استفاده از داده*های جمع*آوری*شده در سه سال گذشته بوسیله تلسکوپ فرمی که تابش پرتوهای پرانرژی گاما را رصد می*کند، به عقب باز گشند.
این دانشمندان با اندازه*گیری شمار ذرات نور، به نام فوتون*ها، در این کهکشان*ها محاسبه معکوس انجام دادند تا مشخص کنند هر چند وقت یک بار ذراتی نام کوارک تولید می*شده*اند که فراورده واکنش نابودی WIMP و ضدWIMP هستند.
این کار فیزیکدانان را قادر کرد تا حدود جرم ذرات ماده تاریک و سرعت نابود*شدن*شان را تعیین کنند.
نجومبرترینعلم دنیاست ...