سه پیروزی برای کیهان‌شناسی!

[∆ MeRzaD ∆]

کیهانشناسان توانسته‌اند با پیشنهاد یک ذره‌ی فرضی بسیار سبک که حامل برهمکنش‌های بلندبرد بین ذرات ماده تاریک ونوترینوها هستند، سه مشکل حال حاضر کیهانشناسی را حل کنند.

به نظر می‌رسد اخترفیزیک‌دانان در تلاش برای درک 95% کائنات که از ماده معمولی ساخته نشده است، به مدلی از انرژی و جرم نامرئی به نام مدل لاندا سی دی ام (کوتاه شده عبارت ثابت کیهان شناسی به اضافه ماده تاریک سرد) روی آورده‌اند. این مدل در مقیاس‌های بالای کیهانی بسیار موفق عمل می‌کند، اما در مقیاس‌های کوچکتر دارای سه نقص اساسی است: نخست اینکه طبق مشاهدات انجام شده، تعداد نواحی کوچکی که در آن‌ها کهکشان‌ها در حال شکل‌گیری‌اند بسیار کمتر از چیزی است که مدل پیش‌بینی می‌کند. دوم اینکه مدل لاندا سی دی ام چگونگی توزیع ماده تاریک در نواحی بین کهکشانی را متفاوت با آنچه که مشاهده می‌کنیم پیش‌بینی می‌کند، و سوم اینکه بزرگترین و چگال‌ترین قمرهای راه شیری که توسط شبیه‌سازی‌ها پیش‌بینی شده‌اند تاکنون مشاهده نشده‌اند. لائورا وان دن آرسن (Laura van den Aarssen) و همکارانش از دانشگاه هامبورگ آلمان، به تازگی در مقاله‌ای که درمجله‌ی  Physical Review Letters چاپ کرده‌اند، نوع جدیدی از برهمکنش‌های دور برد را میان ذرات ماده تاریک پیشنهاد می‌کنند که هر سه مشکل نام‌برده را حل می‌کند.

هسته‌ی اصلی فرضیه گروه آرسن، پیشنهاد یک ذره ناشناخته‌ی بسیار سبک به عنوان واسطه‌ی برهمکنش‌های دور برد است که می‌تواند هم با ذرات ماده تاریک و هم با نوترینوها جفت شود. در واقع آن‌طور که گروه آرسن می‌گوید، چنین ذراتی برهمکنش‌های وابسته به سرعتی را بین ذرات ماده تاریک القا می‌کنند که ماده‌ی تاریک بیشتری را از مرکز کهکشان خارج می‌کند. این پیشنهاد کاملا با مشاهدات ما سازگاری دارد و چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌های کوچکتر را نیز به خوبی توضیح می‌دهد.

اگرچه تقویت این دیدگاه تلاش بیشتری را می‌طلبد، اما مطرح‌کنندگان آن  معتقدند که ذرات فرضی مطرح شده ممکن است به نوترینوهایی با انرژی حدود 1 ترا الکترون ولت تبدیل شوند، و اگر این فرض درست باشد، ما قادر خواهیم بودیم ردپایی از این ذرات را در مشاهدات آینده‌مان از کهکشان راه شیری توسط آشکارساز نوترینوی آیس کیوب (IceCube) در قطب جنوب مشاهده کنیم.