🌐کانال پروفسور علی نیری🌐
Photo
🔘 داستان کشف ماده‌ی تاریک
"قسمت سوم"
⚫️ ماده تاریک از ماده اسرار‌آمیزی ساخته شده که هیچ نوری انتشار نمی‌دهد یا جذب نمیکند یا بازتاب نمیکند و به خاطر جاذبه‌اش فقط میدانیم که وجود دارد.
➖ جاذبه‌ای که تمام کهکشانها رو به سمت خودش میکشد و باعث سرعت ستاره‌های درونشان میشود.
✅ ماده تاریک و ماهیتش هنوز به طور کامل برای دانشمندان ظاهر نشده❗️
⚫️ انرژی تاریک:
➖ در کیهان‌شناسی، انرژی تاریک نوعی انرژی فرضی و شگفت‌انگیز است که سرعت انبساط جهان را می‌افزاید.
➖ انرژی تاریک رایج‌ترین راه برای توضیح‌دادن مشاهدات اخیر است که می‌گویند جهان با آهنگ رو به افزایشی (با شتاب) منبسط میشود.
🔹 در مدل استاندارد کیهان‌شناسی حدود ۷۳٪ از جرم-انرژی جهان از انرژی تاریک ساخته شده است.
➖ توضیح پیچیده ریاضیاتی انرژی تاریک نظریه #میدان_اسکالر می باشد.
⚫️ مادۀ تاریک:
➖ مادۀ تاریک ، در اخترشناسی و کیهان‌شناسی، مادّه‌ای فرضی است که چون از خود نور (امواج الکترومغناطیسی) گسیل یا بازتاب نمیکند، نمی‌توان آن را مستقیما” دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره‌ها و کهکشانها، میتوان به وجود آن پی برد.
🔭 بر اساس مشاهدات فعلی، که بر روی ساختارهایی بزرگتر از کهکشانها صورت گرفته‌است، و همچنین مطالب مربوط به انفجار بزرگ، ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل دهنده بخش زیادی از جرم موجود در جهان قابل مشاهده است.
⚫️ اجزای ماده تاریک جرم بسیار بیشتری از قسمت دیده شدنی کائنات دارند.
➖ فقط حدود ۴٪ از مجموع کل #چگالی انرژی در کیهان را میتوان مستقیم مشاهده کرد (با توجه به اثرهای گرانشی آن)، که این مقدار شامل #باریونها و تابش‌های #الکترومغناطیسی نیز میشود.
➖ همچنین تصور میشود که ۲۳٪ از ماده تاریک تشکیل شده باشد و ۷۳٪ باقی مانده را نیز انرژی تاریک تشکیل داده باشد، که همانند ماده تاریک در فضای کائنات توزیع شده و به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته و مجهول مانده‌است.
🔘 تعیین خواص و ویژگی‌های این توده ناشناخته به یکی از مهمترین مسائل کیهان‌شناسی مدرن و فیزیک ذرات تبدیل شده‌است.
➖ این نکته قابل ذکر است که اسامی «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» در بیشتر مبین عدم اطلاع انسان از ماهیت این دو ماده و ناشناخته بودن آن است.
🔅 یک اخترشناس در این باره می‌گوید: «به یاد داشته باشید که ما این پدیده را انرژى تاریک مى نامیم اما این نامگذارى ممکن است این باور غلط را در ذهن مخاطبان ایجاد کند که ما حقیقتاً مى دانیم که آن پدیده چیست.
👈 اما باید اذعان داشت که ما واقعاً چیز زیادى در این باره نمى دانیم».
🔘 با اینکه ساختار و ویژگی‌های ماده تاریک هنوز کاملا” مشخص نیست، اما این طور تصور میشود که بخش اعظم ماده تاریک موجود در جهان، «غیر باریونی» باشد، که به معنا آن است که دارای هیچ اتمی نیست و به وسیله نیروی مغناطیسی به سمت مواد معمولی جذب نخواهد شد.
⚫️ ماده سیاه #غیرباریونی شامل #نوترینو و احتمالا” دارای اجزای دیگری مانند مواد فرضی ای چون « #آکسیون » (axions) و « #ابرمتقارن » (supersymmetric) می‌باشد.
⚫️ برخلاف ماده تاریک باریونی، ماده تاریک غیر باریونی در شکل گرفتن عناصر در ابتدای آفرینش نقشی نداشته و وجودش تنها به دلیل جاذبه گرانشی آن اثبات میشود.
➖ به علاوه، اگر همه اجزایی که ماده تاریک از آنها تشکیل شده باشد ابرمتقارن باشند، واکنش‌ها و برخوردهای آنها با یکدیگر موجب نابودی آنها شده و فراورده‌هایی قابل مشاهده نظیر #فوتون و #نوترینو حاصل میشوند.
⚫️ با اینکه وجود ماده تاریک در جهان مهم و ضروری به نظر می‌رسد، اما هنوز مدارک و دلایل قطعی مبنی بر وجود این ماده و طبیعت آن به دست نیامده‌است.
✅ با این وجود تئوری ماده تاریک به عنوان قابل قبول‌ترین فرضیه برای توجیه انحراف در حرکت وضعی کهکشان است.
🔅 سرعت چرخشی ستاره‌ها در کهکشانها از رابطه‌ای که از قوانین #کپلر انتظار داریم پیروی نمیکند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است.
👆 برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهدهٔ کهکشانها در قسمت مرئی که نشان میدهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شده‌است ناسازگار است.
👈 بنابراین فرض میشود که این جرم نایافته از مادهٔ تاریک (که آن را نمی‌بینیم) ساخته شده باشد.
🔹🔸 چند فرضیه دیگر نیز، مانند فرضیه #موند (MOND) و فرضیه #توز (TeVeS) برای توجیه این موضوع مطرح شده‌اند، اما هیچ کدام به اندازه نظریه #ماده_تاریک در مجامع علمی مقبولیت پیدا نکرده‌اند.
🔭 با این وجود برخی پژوهش‌های جدید نشان داده‌است امکان دارد در مشاهدات تلسکوپ WMAP اشتباهاتی رخ داده باشد که اگر این امر ثابت شود به این نظریه اشکالاتی وارد میشود.
"قسمت سوم"
⚫️ ماده تاریک از ماده اسرار‌آمیزی ساخته شده که هیچ نوری انتشار نمی‌دهد یا جذب نمیکند یا بازتاب نمیکند و به خاطر جاذبه‌اش فقط میدانیم که وجود دارد.
➖ جاذبه‌ای که تمام کهکشانها رو به سمت خودش میکشد و باعث سرعت ستاره‌های درونشان میشود.
✅ ماده تاریک و ماهیتش هنوز به طور کامل برای دانشمندان ظاهر نشده❗️
⚫️ انرژی تاریک:
➖ در کیهان‌شناسی، انرژی تاریک نوعی انرژی فرضی و شگفت‌انگیز است که سرعت انبساط جهان را می‌افزاید.
➖ انرژی تاریک رایج‌ترین راه برای توضیح‌دادن مشاهدات اخیر است که می‌گویند جهان با آهنگ رو به افزایشی (با شتاب) منبسط میشود.
🔹 در مدل استاندارد کیهان‌شناسی حدود ۷۳٪ از جرم-انرژی جهان از انرژی تاریک ساخته شده است.
➖ توضیح پیچیده ریاضیاتی انرژی تاریک نظریه #میدان_اسکالر می باشد.
⚫️ مادۀ تاریک:
➖ مادۀ تاریک ، در اخترشناسی و کیهان‌شناسی، مادّه‌ای فرضی است که چون از خود نور (امواج الکترومغناطیسی) گسیل یا بازتاب نمیکند، نمی‌توان آن را مستقیما” دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره‌ها و کهکشانها، میتوان به وجود آن پی برد.
🔭 بر اساس مشاهدات فعلی، که بر روی ساختارهایی بزرگتر از کهکشانها صورت گرفته‌است، و همچنین مطالب مربوط به انفجار بزرگ، ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل دهنده بخش زیادی از جرم موجود در جهان قابل مشاهده است.
⚫️ اجزای ماده تاریک جرم بسیار بیشتری از قسمت دیده شدنی کائنات دارند.
➖ فقط حدود ۴٪ از مجموع کل #چگالی انرژی در کیهان را میتوان مستقیم مشاهده کرد (با توجه به اثرهای گرانشی آن)، که این مقدار شامل #باریونها و تابش‌های #الکترومغناطیسی نیز میشود.
➖ همچنین تصور میشود که ۲۳٪ از ماده تاریک تشکیل شده باشد و ۷۳٪ باقی مانده را نیز انرژی تاریک تشکیل داده باشد، که همانند ماده تاریک در فضای کائنات توزیع شده و به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته و مجهول مانده‌است.
🔘 تعیین خواص و ویژگی‌های این توده ناشناخته به یکی از مهمترین مسائل کیهان‌شناسی مدرن و فیزیک ذرات تبدیل شده‌است.
➖ این نکته قابل ذکر است که اسامی «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» در بیشتر مبین عدم اطلاع انسان از ماهیت این دو ماده و ناشناخته بودن آن است.
🔅 یک اخترشناس در این باره می‌گوید: «به یاد داشته باشید که ما این پدیده را انرژى تاریک مى نامیم اما این نامگذارى ممکن است این باور غلط را در ذهن مخاطبان ایجاد کند که ما حقیقتاً مى دانیم که آن پدیده چیست.
👈 اما باید اذعان داشت که ما واقعاً چیز زیادى در این باره نمى دانیم».
🔘 با اینکه ساختار و ویژگی‌های ماده تاریک هنوز کاملا” مشخص نیست، اما این طور تصور میشود که بخش اعظم ماده تاریک موجود در جهان، «غیر باریونی» باشد، که به معنا آن است که دارای هیچ اتمی نیست و به وسیله نیروی مغناطیسی به سمت مواد معمولی جذب نخواهد شد.
⚫️ ماده سیاه #غیرباریونی شامل #نوترینو و احتمالا” دارای اجزای دیگری مانند مواد فرضی ای چون « #آکسیون » (axions) و « #ابرمتقارن » (supersymmetric) می‌باشد.
⚫️ برخلاف ماده تاریک باریونی، ماده تاریک غیر باریونی در شکل گرفتن عناصر در ابتدای آفرینش نقشی نداشته و وجودش تنها به دلیل جاذبه گرانشی آن اثبات میشود.
➖ به علاوه، اگر همه اجزایی که ماده تاریک از آنها تشکیل شده باشد ابرمتقارن باشند، واکنش‌ها و برخوردهای آنها با یکدیگر موجب نابودی آنها شده و فراورده‌هایی قابل مشاهده نظیر #فوتون و #نوترینو حاصل میشوند.
⚫️ با اینکه وجود ماده تاریک در جهان مهم و ضروری به نظر می‌رسد، اما هنوز مدارک و دلایل قطعی مبنی بر وجود این ماده و طبیعت آن به دست نیامده‌است.
✅ با این وجود تئوری ماده تاریک به عنوان قابل قبول‌ترین فرضیه برای توجیه انحراف در حرکت وضعی کهکشان است.
🔅 سرعت چرخشی ستاره‌ها در کهکشانها از رابطه‌ای که از قوانین #کپلر انتظار داریم پیروی نمیکند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است.
👆 برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهدهٔ کهکشانها در قسمت مرئی که نشان میدهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شده‌است ناسازگار است.
👈 بنابراین فرض میشود که این جرم نایافته از مادهٔ تاریک (که آن را نمی‌بینیم) ساخته شده باشد.
🔹🔸 چند فرضیه دیگر نیز، مانند فرضیه #موند (MOND) و فرضیه #توز (TeVeS) برای توجیه این موضوع مطرح شده‌اند، اما هیچ کدام به اندازه نظریه #ماده_تاریک در مجامع علمی مقبولیت پیدا نکرده‌اند.
🔭 با این وجود برخی پژوهش‌های جدید نشان داده‌است امکان دارد در مشاهدات تلسکوپ WMAP اشتباهاتی رخ داده باشد که اگر این امر ثابت شود به این نظریه اشکالاتی وارد میشود.
⚫️ پس توده ای از ماده تاریک میتواند از روی تاثیری که روی نور پشت سر اجسام میگذارد آشکار و اندازه گیری کرد.
🔭 این پدیده در کهکشان خودمون نیز آزمایش شده است.
👈 بدین ترتیب که اندازه ستارگان به دلیل تاثیر کانونی که ماده تاریک بر آنها بزرگتر جلوه میکند.
👁🗨 این اثر در خوشه های کهکشانی نیز مشاهده شده است.
🔭 امروزه دانشمندان توسط تلسکوپ هابل توانستند یکی از دقیق ترین نقشه های مربوط به ماده تاریک را تهیه کنند
➖ جالب این جاست این تصویر نشان میدهد که خوشه های کهکشانی پرجرم احتمالا زودتر از آنچه تصور میشه شکل گرفتند.
🔘 ماده تاریک واقعا از چه چیزی ساخته شده است❓
✅ در نگاه اول با مطالعه روی اثرات گرانشی تصور میشد مثل بقیه مواد کیهان از #پروتون #نوترون تشکیل شده است.
➖ دلیل آنهم اینه که یک کهکشان میتواند مقدار عظیمی جرم داشته باشد که نور ساتع نمیکند پس دیده نمیشود.
☑️ توضیح اینکه مقدار ماده #باریونی (نوترون و پروتون ) موجود در کیهان را با مطالعه انفجار بزرگ میتوان تخمین زد.
💥 وقتی بیگ بنگ رخ داد همه انواع ذرات تولید شدند.
⚡️ جهان شروع به رشد و دمای آن مدام پایین میامد سپس ساختارهایی اصلی ماده مثل #پروتون #الکترون و #پروتون شروع به سرد شدن کردند و تشکیل عناصر #هیدروژن و #هلیوم دادند.
➖ و به تدریج عناصر سنگین شکل گرفتند و در نتیجه ماده هایی که امروز در کیهان میبینیم.
✅ محاسبات نشان میدهد مقدار ماده #باریونی اعم از ماده مرئی در مجموع کمتر از 10 درصد از ماده موجود در کیهان را تشکیل میدهد پس باید قسمت عمده ی ماده تاریک از چیزی غیر از #پروتون و #نوترون و #الکترون ساخته شده باشد.
✅ در طبیعت علاوه بر #باریون ها ذرات دیگری به نام “ #لپتون ها ” وجود دارند.
☑️ 6 نوع #لپتون داریم که مشهور ترین آنها #الکترون است که بهمراه #نوترون و #پروتون اتمها را تشکیل میدهند.
✔️ دو نوع #لپتون دیگر “ #میون ها ” و ” #تاو ” ها هستند.
👈 که به ترتیب 200 برابر و 3000 برابر جرم #الکترون ها است.
👆 به هر کدام از این سه #لپتون ذره‌ای به نام “ #نوترینو ” نسبت میدهند.
✅ پس در طبیعت سه نوع #نوترینو داریم :
➖ #نوترینوی_الکترون
➖ #نوترینوی_میون
➖ #نوترینوی_تاو .
✅ این سه نوع #نوترینو بهمراه “ #الکترون – #پروتون و #نوترون ” شش عضو خانواده #لپتونها هستند.
🔘 #نوترینو ها مهمترین کاندیدای ماده تاریک غیر #باریونی است.
⚡️ به غیر از #الکترون که در طبیعت به وفور یافت میشود سایر #لپتون ها در آزمایشگاه تولید میشوند.
👈 محاسبات نیز نشان میدهند جرم #نوترینو ی الکترون حدود 12 #الکترون_ولت است. (الکترون ولت واحد انرژی است)
✅ هنوز مشخص نیست جرم دقیق #نوترینو ها چقدر است.
🔹🔸 سوال این جاست که با وجود این جرم بسیار ریز و کم چطور میتوان آنها را عضو کاندیدای ماده تاریک دانست❓
⚡️ تعداد کل #نوترینوهای عالم 3 میلیون برابر تعدا د #نوکلئونها (پروتونها و نوترونها ) می‌باشد.
☑️ پس چگالی جرم کل ناشی از #نوترینو ها ممکنه 10 برابر چگالی جرمی #نوکلئونها باشد برای همین است که این ذرات میتوانند گزینه مناسبی برای ماده تاریک باشند.
👈 با این حال آشکار نمودن #نوترینو ها کار بسیار مشکلی است چرا که آنها با نیروی هسته ای قوی و الکترومغناطیس برهم کنش ندارند.
✅ #نوترینو ها بسته به جرم و سرعت حرکتشان به دو دسته تقسیم میشوند.
➖ #نوترینوی داغ و سرد. (یا بهتر است بگوییم ماده تاریک داغ و سرد )
➖ ماده تاریک داغ : شامل #نوترینوهایی است که با سرعت نزدیک به نور حرکت و 30%فراوانی #فوتونهای کیهان است.
➖ و به دلیل سبکی آنها جرم کل آنها در کیهان آنقدر نیست که بتواند ماده تاریک را شامل گردد.
💥 #نوترینوهای داغ نمیتوانند وجود ماده تاریک در ساختارهای کوچک و ساختار های اولیه کیهان را توضیح دهد
⚫️ ماده تاریک سرد : شامل #نوترینوهایی است که جرم سنگین دارند و باسرعت کمتری نسبت به نور هستند و جرمشان ممکنه ده ها مگا الکترون باشند.
✅ بسیاری از مدلهای دیگر ذراتی به نام wimp یا ویمپ را به کاندیدای ماده تاریک اضافه کردند ذراتی پرحجم با برهم کنش ضعیف.
⚛ @dr_nayeri ✍
🔭 این پدیده در کهکشان خودمون نیز آزمایش شده است.
👈 بدین ترتیب که اندازه ستارگان به دلیل تاثیر کانونی که ماده تاریک بر آنها بزرگتر جلوه میکند.
👁🗨 این اثر در خوشه های کهکشانی نیز مشاهده شده است.
🔭 امروزه دانشمندان توسط تلسکوپ هابل توانستند یکی از دقیق ترین نقشه های مربوط به ماده تاریک را تهیه کنند
➖ جالب این جاست این تصویر نشان میدهد که خوشه های کهکشانی پرجرم احتمالا زودتر از آنچه تصور میشه شکل گرفتند.
🔘 ماده تاریک واقعا از چه چیزی ساخته شده است❓
✅ در نگاه اول با مطالعه روی اثرات گرانشی تصور میشد مثل بقیه مواد کیهان از #پروتون #نوترون تشکیل شده است.
➖ دلیل آنهم اینه که یک کهکشان میتواند مقدار عظیمی جرم داشته باشد که نور ساتع نمیکند پس دیده نمیشود.
☑️ توضیح اینکه مقدار ماده #باریونی (نوترون و پروتون ) موجود در کیهان را با مطالعه انفجار بزرگ میتوان تخمین زد.
💥 وقتی بیگ بنگ رخ داد همه انواع ذرات تولید شدند.
⚡️ جهان شروع به رشد و دمای آن مدام پایین میامد سپس ساختارهایی اصلی ماده مثل #پروتون #الکترون و #پروتون شروع به سرد شدن کردند و تشکیل عناصر #هیدروژن و #هلیوم دادند.
➖ و به تدریج عناصر سنگین شکل گرفتند و در نتیجه ماده هایی که امروز در کیهان میبینیم.
✅ محاسبات نشان میدهد مقدار ماده #باریونی اعم از ماده مرئی در مجموع کمتر از 10 درصد از ماده موجود در کیهان را تشکیل میدهد پس باید قسمت عمده ی ماده تاریک از چیزی غیر از #پروتون و #نوترون و #الکترون ساخته شده باشد.
✅ در طبیعت علاوه بر #باریون ها ذرات دیگری به نام “ #لپتون ها ” وجود دارند.
☑️ 6 نوع #لپتون داریم که مشهور ترین آنها #الکترون است که بهمراه #نوترون و #پروتون اتمها را تشکیل میدهند.
✔️ دو نوع #لپتون دیگر “ #میون ها ” و ” #تاو ” ها هستند.
👈 که به ترتیب 200 برابر و 3000 برابر جرم #الکترون ها است.
👆 به هر کدام از این سه #لپتون ذره‌ای به نام “ #نوترینو ” نسبت میدهند.
✅ پس در طبیعت سه نوع #نوترینو داریم :
➖ #نوترینوی_الکترون
➖ #نوترینوی_میون
➖ #نوترینوی_تاو .
✅ این سه نوع #نوترینو بهمراه “ #الکترون – #پروتون و #نوترون ” شش عضو خانواده #لپتونها هستند.
🔘 #نوترینو ها مهمترین کاندیدای ماده تاریک غیر #باریونی است.
⚡️ به غیر از #الکترون که در طبیعت به وفور یافت میشود سایر #لپتون ها در آزمایشگاه تولید میشوند.
👈 محاسبات نیز نشان میدهند جرم #نوترینو ی الکترون حدود 12 #الکترون_ولت است. (الکترون ولت واحد انرژی است)
✅ هنوز مشخص نیست جرم دقیق #نوترینو ها چقدر است.
🔹🔸 سوال این جاست که با وجود این جرم بسیار ریز و کم چطور میتوان آنها را عضو کاندیدای ماده تاریک دانست❓
⚡️ تعداد کل #نوترینوهای عالم 3 میلیون برابر تعدا د #نوکلئونها (پروتونها و نوترونها ) می‌باشد.
☑️ پس چگالی جرم کل ناشی از #نوترینو ها ممکنه 10 برابر چگالی جرمی #نوکلئونها باشد برای همین است که این ذرات میتوانند گزینه مناسبی برای ماده تاریک باشند.
👈 با این حال آشکار نمودن #نوترینو ها کار بسیار مشکلی است چرا که آنها با نیروی هسته ای قوی و الکترومغناطیس برهم کنش ندارند.
✅ #نوترینو ها بسته به جرم و سرعت حرکتشان به دو دسته تقسیم میشوند.
➖ #نوترینوی داغ و سرد. (یا بهتر است بگوییم ماده تاریک داغ و سرد )
➖ ماده تاریک داغ : شامل #نوترینوهایی است که با سرعت نزدیک به نور حرکت و 30%فراوانی #فوتونهای کیهان است.
➖ و به دلیل سبکی آنها جرم کل آنها در کیهان آنقدر نیست که بتواند ماده تاریک را شامل گردد.
💥 #نوترینوهای داغ نمیتوانند وجود ماده تاریک در ساختارهای کوچک و ساختار های اولیه کیهان را توضیح دهد
⚫️ ماده تاریک سرد : شامل #نوترینوهایی است که جرم سنگین دارند و باسرعت کمتری نسبت به نور هستند و جرمشان ممکنه ده ها مگا الکترون باشند.
✅ بسیاری از مدلهای دیگر ذراتی به نام wimp یا ویمپ را به کاندیدای ماده تاریک اضافه کردند ذراتی پرحجم با برهم کنش ضعیف.
⚛ @dr_nayeri ✍
💫 #نوترینو دومین #ذره فراوان در #کیهان است و در هر دقیقه، یک میلیارد نوترینوی پرتاب شده از خورشید از ناحیه‌ای به اندازه ناخن دست شما رد میشود.
⚛ @dr_nayeri ✍
⚛ @dr_nayeri ✍