نظرية فيزيائية جديدة لبنية المادة المظلمة

الولايات المتحدة – افترض فيزيائيون أمريكيون أن المادة المظلمة قد تتكون من نوعين من الجسيمات، وهما جسيمات المادة والمادة المضادة المتحدة في هياكل تشبه أزواج الإلكترونات في المواد فائقة التوصيل.

ويشير الباحثون في دراسة نُشرت بمجلة Physical Review  Letters إلى أن تحلل هذه الأزواج يولّد الطاقة المظلمة التي تتسبب في تسريع توسع الكون.

وأشار البروفيسور روبرت كالدويل من كلية 'دارتموث' وزملاؤه، بمن فيهم ليانغ جوانغمينغ، إلى أن الفشل في اكتشاف أشكال أخرى للمادة المظلمة ذات الكتلة الكبيرة جدا أو الصغيرة جدا دفعهم إلى التساؤل عما إذا كانت هذه المادة قد تشكلت بطريقة مختلفة تماما عما يفترضه علماء الكونيات حاليا. واسترشادا بهذه الفرضية درس علماء الفيزياء بدقة كيفية تشكل الجسيمات في اللحظات التي أعقبت الانفجار العظيم.

ومن خلال تحليل عملية تكوّن الجسيمات في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم، وجد الباحثون أنه في المراحل المبكرة جدا من عمر الكون ربما نشأت جسيمات وجسيمات مضادة تشبه إلكترونات وجسيمات أخرى، لكنها تختلف عنها في درجة الحرارة وخصائص أخرى.

وتفاعلت هذه الجسيمات أولا باستمرار مع بعضها البعض، وسلكت سلوكا يشبه الإشعاع. ولكن عندما انخفضت درجة الحرارة إلى حد معين، تغيرت خصائصها فجأة واتحدت في أزواج من الجسيمات والجسيمات المضادة. ونتيجة ذلك تحولت إلى جسيمات للمادة المظلمة تشبه في تركيبها ما يُعرف بـ'أزواج كوبر'، وهي أزواج إلكترونات تسمح للموصلات الفائقة بنقل الكهرباء دون فقدان الطاقة.

وأظهرت حسابات الفريق البحثي أن تحلل هذه الأزواج الكونية (في حال تمتلك كتلة غير صفرية) سيولّد الطاقة المظلمة، مما يؤدي إلى 'تمدّد' الزمكان.

وإذا كانت المادة المظلمة مُكوّنة بهذه الطريقة، فيمكن اكتشاف آثارها في الإشعاع الميكروي للخلفية الكونية. كما يأمل العلماء أن تساعد هذه الحسابات في تحديد ما إذا كان ثابت الكون w الذي يعكس كثافة الطاقة المظلمة قد تغير منذ الانفجار العظيم.

إذا تم التأكيد على أن هذا الثابت قد تغير بالفعل، فسيدعم ذلك النظرية الجديدة حول طبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة، مما قد يفتح بابا جديدا لفهم أحد أعظم الألغاز في الفيزياء الحديثة.

المصدر: تاس