یکشنبه ,۲ اردیبهشت ۱۳۹۷ :: Sunday ,22 April 2018

ابزاری برای اندازه‌گیری سرعت ماده تاریک

ابزاری برای اندازه‌گیری سرعت ماده تاریک
ابزاری برای اندازه‌گیری سرعت ماده تاریک

انجمن فیزیک ایران/ شبیه‌سازی‌های عددی نشان می‌دهد که با اندازه‌گیری سرعت ستاره‌های قدیمی‌تر کهکشان خودی (راه شیری) می‌توانیم سرعت ماده تاریک در کهکشان راه شیری را بیابیم.
بیشتر ماده موجود در راه شیری و دیگر کهکشان‌ها ماده نامرئی است. اخترشناسان از حدود یک قرن پیش با بررسی اثر گرانشی ماده تاریک بر ستاره‌های مرئی و گاز درون‌کهکشانی، به وجود ماده تاریک پی‌برده بودند. امروزه به‌طور مرتب، تلسکوپ‌های قوی نقشه‌هایی از جای قرارگرفتن ماده تاریک تهیه می‌کنند. اما این که ماده تاریک با چه سرعتی حرکت می‌کند، به‌خوبی مشخص نیست (این کمیت بر تفسیر آزمایش‌های آشکارسازی ماده تاریک تاثیر دارد). اخترفیزیک‌دان‌ها برای رسیدن به این هدف،‌سرعت مشخصه ماده تاریک را بااستفاده‌از ایده‌های نظری ساده تخمین می‌زنند. Jonah Herzog-Arbeitman از دانشگاه پرینستون، نیوجرسی، و همکارانش پژوهش جدیدی را برای پاسخ به این سوال از دیدگاهی جدید انجام داده‌اند. محققان بااستفاده‌از شبیه‌سازی‌های عددی، ستاره‌های پیر کهکشان خودی را که سرعت مشخصه برابری با ماده تاریک دارند، شناسایی کردند؛ به‌این‌ترتیب پنجره جدیدی به‌سوی سمت مبهم کهکشان خودی گشودند.
با این‌که شواهد محکمی بر وجود ماده تاریک داریم، ذرات تشکیل‌دهنده این شکل از ماده هنوز به‌طور مستقیم آشکارسازی نشده‌است. ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف (WIMP)، ذرات پیش‌بینی‌شده نظری هستند که جرمی ده‌ها تا صدها برابر پروتون دارند و قدیمی‌ترین ذره کاندید ماده تاریک هستند. آزمایش‌های آشکارسازی مستقیم زیادی در سراسر جهان به‌دنبال یافتن پراکندگی نادر ذرات ماده تاریک WIMPگونه از هسته اتم در آشکارسازهای زمینی، درحال جمع‌آوری اطلاعات هستند . با این که تاکنون این پژوهش‌ها به جایی نرسیده، آزمایش‌های جدید قیدهای قابل‌توجهی برای شدت برهم‌کنش‌های WIMP- هسته مشخص کرده است.
تعداد رخدادهای پراکندگی بین یک ذره ماده تاریک و هسته‌ها به شدت برهم‌کنش و سطح مقطع پراکندگی (که با نظریه میکروفیزیکی ماده تاریک مشخص می‌شود) بستگی دارد. اما این تعداد به ویژگی‌های بزرگ‌مقیاس ماده تاریک، مثل چگالی و سرعت مشخصه آن در منظومه شمسی نیز بستگی دارد. رصدها نشان داده است که چگالی ماده تاریک محلی، که بااستفاده از حرکت ستارگان نزدیک خورشید به‌دست آمده، تقریبا برابر ۰۱/۰ جرم خورشید درهر پارسک‌مکعب است. این مقدار معادل حدود یک ذره ماده تاریک در یک فنجان قهوه است. با‌این‌حال اندازه‌گیری توزیع سرعت ماده تاریک محلی مشکل است. درنهایت این توزیع بازتابی از چگونگی تشکیل کهکشان از ماده تاریک است. در آزمایش‌های آشکارسازی مستقیم فرض می‌شود که توزیع سرعت ماده تاریک، از توزیع ماکسول-بولتزمان پیروی می‌کند، مانند توزیع حرکت مولکول‌های هوا در اتاق، اما این فقط یک حدس است.
با این‌همه اخترفیزیک‌دان‌ها می‌توانند بااستفاده از شبیه‌سازی عددی شکل‌گیری راه‌شیری، توزیع سرعت ماده تاریک محلی را تخمین بزنند. این شبیه‌سازی بااستفاده‌از حجم ماده تاریک و ماده مرئی که در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر از اندازه راه‌شیری گسترده شده است، شروع می‌شود. در این حجم‌های بزرگ‌تر، اجرامی که جرم و ساختار مشابه کهکشان ما دارند، شناسایی می‌شوند. پس‌از‌آن شبیه‌سازی روی این اجرام مشابه راه‌شیری تمرکز می‌کند و آنها را با وضوح فضایی بالاتری نسبت به حجم اولیه، بازشبیه‌سازی می‌کند. با بررسی رفتار ذرات ماده تاریک نزدیک خورشید و با تمرکز بر شبیه‌سازی‌هایی که فقط دربردارنده ماده تاریک هستند، مشاهده شده است که توزیع سرعت ماده تاریک محلی با توزیع ماکسول-بولتزمان فرق دارد ، تعداد ذرات با حرکت سریع آن، کمتر و ذرات کند آن، بیشتر است. بااین‌حال، شبیه‌سازی‌های دربردارنده فیزیک ستاره‌ها و گازها نشان می‌دهد توزیع سرعت ماده تاریک احتمالا به مدل توزیع ماکسول-بولتزمان نزدیک‌تر است. حل این مسئله، اهمیت بیشتری در آزمایش‌های آشکارسازی مستقیم دارد، زیرا این ذرات، سریع‌ترین ذراتی هستند که آشکارسازی آنها راحت است.
اما ماهیت توزیع سرعت از چه الگویی پیروی می‌کند؟ در اینجا کار Herzog-Arbeitman و همکارانش مطرح می‌شود. نویسندگان مقاله از بزرگ‌نمایی شبیه‌سازی راه‌شیری بهره برده‌اند ، که در فیزیک گرانشی ماده تاریک و ماده مرئی هر دو،‌ استفاده می‌شود و در برخی جنبه‌های برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی بین ستاره‌ها و گاز نیز دیده می‌شود. درست مثل کهکشان خودی واقعی، ستاره‌هایی که در این شبیه‌سازی ساخته شده‌اند، به دو نوع تقسیم‌بندی می‌شوند: ستاره‌های پیرتر با عناصر سنگین کمتر از خورشید و ستاره‌های جوان‌تر با عناصر سنگین بیشتر از خورشید (توجه داریم که منظور ستاره‌شناسان از عناصر سنگین، عناصر بسیار سنگین‌تر از هلیم است) .گروه، بااستفاده از شبیه‌سازی‌ها، توزیع سرعت انواع مختلف ستاره‌ها را مانند توزیع سرعت ماده تاریک، محاسبه کرد. آنها به روند جالبی رسیدند: توزیع سرعت ذرات ماده تاریک تقریبا نزدیک به توزیع سرعت ستاره‌های پیر کهکشان است. به‌این‌ترتیب با اندازه‌گیری سرعت ستاره‌های پیر، بااستفاده از داده‌های تحقیقات نجومی،‌ می‌توان سرعت ذرات ماده تاریک را اندازه‌گیری کرد. تشخیص این که سرعت ماده تاریک و ستارگان پیر یکسان است احتمالا به این حقیقت که هردوی آنها از دوره‌های اولیه تشکیل کهکشان بوده‌اند و دوره‌های تعادلی یکسانی داشته‌اند، مربوط است.
نتایج کار Herzog-Arbeitman و همکارانش، نشان‌دهنده یک گام مهم به‌سمت پیداکردن ارتباط بین سرعت ذرات در بخش تاریک کهکشان خودی و سرعت ستاره‌ها در بخش مرئی آن است. گروه، آزمایش‌های آشکارسازی مستقیم، با روشی برای تخمین تجربی توزیع سرعت ماده تاریک طراحی کرد که در تفسیر داده‌ها اهمیت دارد. اما دراین‌مورد هنوز کارهای زیادی باقی مانده است. در مورد شبیه‌سازی‌ها، انجام جزئیات فیزیکی بیشتر برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی بین ستاره‌ها و گاز اهمیت دارد، زیرا بر توزیع سرعت ستاره‌ها و گاز و درنتیجه سرعت ماده تاریک تاثیر دارد. علاوه‌براین، تجزیه‌وتحلیل کهکشان‌های شبیه‌سازی‌شده بیشتر برای کسب توزیع‌های سرعت، از لحاظ آماری اهمیت دارد. از دیدگاه رصدی، اندازه‌گیری‌های دقیق توزیع سرعت پیرترین ستاره‌ها بااستفاده‌‌از داده‌های به‌دست‌آمده از سری دوم نتایج پژوهش GAIA، جالب‌توجه خواهد بود. پژوهش‌هایی مانند کار Herzog-Arbeitman و همکارانش، بااستفاده از داده‌های جدید و شبیه‌سازی‌های پیشرفته، که با ویژگی‌های بزرگ‌مقیاس ماده تاریک و آزمایش‌های آشکارسازی مستقیم ارتباط دارد، در راه ما برای شناخت ماهیت ماده تاریک اهمیت فزاینده‌ای دارد.



همراهان عزیز، آخرین خبر را بر روی بسترهای زیر دنبال کنید:
آخرین خبر در تلگرام
https://t.me/akharinkhabar
آخرین خبر در ویسپی
http://wispi.me/channel/akharinkhabar
آخرین خبر در سروش
http://sapp.ir/akharinkhabar
آخرین خبر در گپ
https://gap.im/akharinkhabarمنبع: انجمن فیزیک ایران

برای مشاهده اخبار مشابه با عنوان "ابزاری برای اندازه‌گیری سرعت ماده تاریک" کلیک کنید.

گزارش تخلف

تمامی مطالب از سایت های مجاز فارسی و ایرانی تهیه و جمع آوری شده است، در صورت وجود هرگونه مشکل از طریق صفحه گزارش تخلف اطلاع دهید.

جدیدترین اخبار

داغ ترین اخبار

  • سرنوشت مامور خاطی گشت ارشاد

    تابناک/ عضو کمیسیون فرهنگی مجلس با اشاره به ویدئوی پخش شده درباره ضرب و شتم یک زن توسط مامور انتظامی گفت: من با ناجا درباره قضیه پیش آمده صحبت...

  • فیلمی از واکنش پلیس به توهین خانمی که کشف حجاب کرد

    آخرین خبر/ به تازگی ویدئویی در فضایی مجازی دست به دست می‌شود که توهین وقیحانه خانم کشف حجاب کرده را به یک مامور پلیس نشان می‌دهد. به تازگی...

  • غذای ملل/ فست فود محبوب فرانسوی ها در خانه شما

    آلامتو/ «ساندویچ فرانسوی گرم» چی لازم دارم: نان فرانسوی بلند=1 عدد پنیر کرافت شیشه ای=4 قاشق غذاخوری مایونز=2 قاشق غذاخوری سس خردل=کمی سس...

  • منع کسپرسکی از تبلیغات در توییتر به بهانه همکاری با دولت روسیه

    دیجیاتو/ در حالی که چند ماه قبل دونالد ترامپ استفاده از محصولات کمپانی کسپرسکی را در ادارات دولتی آمریکا ممنوع اعلام کرد، اکنون توییتر نیز...

  • بازیکنی که شفر برایش سنگ تمام گذاشت

    آخرین خبر/ شفر روز گذشته در کنفرانس مطبوعاتی خود برای دو بازیکن سنگ تمام گذاشت که یکی از آنها امید ابراهیمی بود. سرمربی آلمانی استقلال تا...

  • ملیکاو ماتینا

    عکاس خونه/ ارسالی از دخترهای گل بابا "مخاطبان گرامی آخرین خبر؛ برای ارسال تصاویر؛ لطفا در صفحه عکاسخونه؛ آیکون دوربین در بالای صفحه را انتخاب...

  • تغذیه/ حساسیت غذایی یا حساسیت به غذا؟

    سیناپرس/ به گفته کارشناسان، دو مقوله حساسیت غذایی و حساسیت به غذا با یکدیگر متفاوت بوده و اگرچه حساسیت به غذا منجر به بروز مشکلات گوارشی می‌شود...

  • مینی های بازار ایران را بشناسید

    برترین ها/ بازگشت یک برند خاطره انگیز؛ بعضی خودروها می آیند و می روند، بدون آن که نام و خاطره ای از خود به جای بگذارند. بعضی دیگر در خاطره ها می...

  • اولتیماتوم استاندارد به خودروسازان

    تسنیم/ رئیس سازمان ملی استاندارد گفت:با توجه به برنامه ریزی در شورای سیاستگذاری خودرو، استانداردهای خودرو از اول تیر۹۷ به ۶۳ استاندارد و از اول...

  • قاسم

    عکاس خونه/ ارسالی از فاطمه ومهسا "مخاطبان گرامی آخرین خبر؛ برای ارسال تصاویر؛ لطفا در صفحه عکاسخونه؛ آیکون دوربین در بالای صفحه را انتخاب...

جستجو های تصادفی اخبار