هناك نظرية جديدة حول مكان اختباء المادة المظلمة

ولكن قد تكون هناك فرص لاكتشاف توقيعات تلك الجرافيتونات بشكل غير مباشر.

تعتمد إحدى الاستراتيجيات التي يتبعها فافا ومعاونوه على المسوحات الكونية واسعة النطاق التي ترسم توزيع المجرات والمادة. وقال عبيد إنه في تلك التوزيعات، قد تكون هناك “اختلافات صغيرة في سلوك التجمعات”، مما قد يشير إلى وجود الجرافيتونات المظلمة.

عندما تتحلل الجرافيتونات الداكنة الأثقل، فإنها تنتج زوجًا من الجرافيتونات الداكنة الأخف وزنًا بكتلة مجتمعة أقل بقليل من كتلة الجسيم الأصلي. يتم تحويل الكتلة المفقودة إلى طاقة حركية (وفقًا لصيغة أينشتاين، ه = مولودية²) ، مما يمنح الجرافيتونات التي تم إنشاؤها حديثًا قليلًا من الدفعة – “سرعة الركلة” التي تُقدر بحوالي واحد على عشرة آلاف من سرعة الضوء.

يمكن لسرعات الركلة هذه بدورها أن تؤثر على كيفية تشكل المجرات. وفقًا للنموذج الكوني القياسي، تبدأ المجرات بكتلة من المادة تجذب جاذبيتها المزيد من المادة. لكن الجرافيتونات ذات سرعة الركلة الكافية يمكنها الهروب من قبضة الجاذبية هذه. إذا فعلوا ذلك، فإن المجرة الناتجة ستكون أقل كتلة بقليل مما يتنبأ به النموذج الكوني القياسي. يمكن لعلماء الفلك البحث عن هذا الاختلاف.

تتوافق الملاحظات الحديثة للبنية الكونية من مسح الكيلو درجة حتى الآن مع البعد المظلم: فقد وضع تحليل البيانات من هذا المسح حدًا أعلى لسرعة الركلة التي كانت قريبة جدًا من القيمة التي تنبأ بها أوبيد ومؤلفوه المشاركون. وسيأتي اختبار أكثر صرامة من تلسكوب إقليدس الفضائي، الذي أطلق في يوليو الماضي.

وفي الوقت نفسه، يخطط الفيزيائيون أيضًا لاختبار فكرة البعد المظلم في المختبر. إذا كانت الجاذبية تتسرب إلى بُعد مظلم يبلغ عرضه ميكرونًا واحدًا، فيمكن للمرء، من حيث المبدأ، البحث عن أي انحرافات عن قوة الجاذبية المتوقعة بين جسمين تفصل بينهما نفس المسافة. وقال أرمين شايغي، عالم الفيزياء في الأكاديمية النمساوية للعلوم الذي يجري الاختبار، إنها ليست تجربة سهلة التنفيذ. وأضاف: “لكن هناك سببًا بسيطًا وراء قيامنا بهذه التجربة: لن نعرف كيف تتصرف الجاذبية على مثل هذه المسافات القريبة حتى ننظر”.

تضمن أقرب قياس حتى الآن – والذي تم إجراؤه في عام 2020 في جامعة واشنطن – فصلًا بمقدار 52 ميكرون بين جسمي الاختبار. وتأمل المجموعة النمساوية أن تصل في نهاية المطاف إلى نطاق 1 ميكرون المتوقع للبعد المظلم.

في حين يجد الفيزيائيون أن اقتراح البعد المظلم مثير للاهتمام، فإن البعض يشكك في نجاحه. قال خوان مالداسينا، عالم الفيزياء في معهد الدراسات المتقدمة: “إن البحث عن أبعاد إضافية من خلال تجارب أكثر دقة هو أمر مثير للاهتمام للغاية، على الرغم من أنني أعتقد أن احتمال العثور عليها منخفض”.

ويشارك جوزيف كونلون، عالم الفيزياء في جامعة أكسفورد، هذا التشكيك: “هناك العديد من الأفكار التي قد تكون مهمة إذا كانت صحيحة، ولكن ربما لا تكون كذلك. هذا هو واحد منهم. إن التخمينات التي يستند إليها طموحة إلى حد ما، وأعتقد أن الأدلة الحالية عليها ضعيفة إلى حد ما.

وبطبيعة الحال، يمكن أن يتغير وزن الأدلة، ولهذا السبب نقوم بالتجارب في المقام الأول. إن مقترح البعد المظلم، إذا تم دعمه بالاختبارات القادمة، لديه القدرة على تقريبنا من فهم ماهية المادة المظلمة، وكيف ترتبط بكل من الطاقة المظلمة والجاذبية، ولماذا تبدو الجاذبية ضعيفة مقارنة بالقوى المعروفة الأخرى. “يحاول المنظرون دائمًا القيام بهذا من خلال “الربط معًا”. وقال جوباكومار إن البعد المظلم هو أحد أكثر الأفكار الواعدة التي سمعتها في هذا الاتجاه.

ولكن في تطور مثير للسخرية، فإن الشيء الوحيد الذي لا تستطيع فرضية البعد المظلم تفسيره هو سبب كون الثابت الكوني صغيرًا جدًا بشكل مذهل – وهي حقيقة محيرة كانت أساسًا بداية هذا المسار الكامل من البحث. واعترف فافا قائلاً: “صحيح أن هذا البرنامج لا يفسر هذه الحقيقة”. “لكن ما يمكننا قوله، بناءً على هذا السيناريو، هو أنه إذا كانت لامدا صغيرة – وقمت بتوضيح عواقب ذلك – فيمكن أن تحدث مجموعة كاملة من الأشياء المدهشة”.

القصة الأصلية أعيد طبعها بإذن من مجلة كوانتا، منشور تحريري مستقل لـ مؤسسة سيمونز وتتمثل مهمتها في تعزيز الفهم العام للعلم من خلال تغطية التطورات والاتجاهات البحثية في الرياضيات والعلوم الفيزيائية والحياة.