شنبه ۱۲ آبان ماه انجمن علمی بین‌رشته‌ای ژرفا با همکاری انجمن فیزیک ایران و انجمن علمی دانشکده فیزیک دانشگاه شریف، گردهمایی به مناسبت روز جهانی ماده تاریک برگزار کرد. در این گردهمایی دکتر شانت باغرام (عضو هیئت علمی دانشکده‌ی فیزیک دانشگاه شریف) از دیدگاه کیهانشناسی، دکتر سارا خطیبی (عضو هیئت علمی دانشکده‌ی فیزیک دانشگاه تهران) از دیدگاه ذرات بنیادی و دکتر ابوالحسن واعظی (پژوهشگر آزمایشگاه مواد پیشرفته‌ Gabelle دانشگاه استنفورد) از دیدگاه ماده چگال به بررسی ماده تاریک پرداختند.

در ابتدا، نگاه مختصری می‌کنیم به ماده تاریک و چیستی آن به قلم آقای رضا عبادی:

گزارش علمی

ماده تاریک یکی از بزرگترین معما‌های حل نشده در فیزیک است. آغاز داستان ماده تاریک زمانی بود که خانم وِرا روبین در اواخر دهه ۷۰ میلادی در بررسی نتایج حاصل از رصد کهکشان اَندرومِدا متوجه شد که ستاره‌های لبه کهکشان با سرعت‌هایی بیشتر از پیش‌بینی مکانیک نیوتنی حرکت میکنند، این پدیده قابل توضیح نبود مگر آنکه وجود ماده‌ای مرموز فرض میشد که قابل مشاهده نبود ولی اثرات گرانشی داشت. قبل از روبین منجمانی نظیر اورت و زوئیکی در سال‌های 1932 و 1933 متوجه شده بودند که ناهم‌خوانی‌هایی بین جرمِ روشنِ مشاهده‌شده و جرم مورد نیاز – که از مشاهده سرعت اجرام به دست می‌آمد- وجود دارد. در نهایت با بررسی‌های روبین برای موارد گوناگون و تایید این ناهم‌خوانی در همه موارد، این تناقض بین فیزیکدانان به رسمیت شناخته‌شد.

علاوه بر مشاهدات مربوط به سرعت اجرام و گازِ اطراف کهکشانی، در چند دهه اخیر شواهد متعددی وجود ماده تاریک را تایید کرده‌اند. شاهد دوم ناهم‌خوانی جرمِ روشنِ مشاهده‌شده و جرم محاسبه‌شده برای ساختار‌های سرراهی از طریق لنزِ گرانشی است. شاهد سوم برخورد خوشه‌های کهکشانی و عبور آنها از همدیگر میباشد: طبق مشاهدات، در این پدیده گاز موجود در دو خوشه در اثر برخورد به راحتی از هم عبور نمی‌کنند. این درحالی است که مشاهدات لنزِ گرانشی نشان‌دهنده وجود مقدار قابل ملاحظه‌ای جرم نامرئی هستند که بدون برخورد از هم عبور کرده‌اند. شاهد دیگر اینکه بر طبق نظریه استاندارد کیهانشناسی برای تشکیل ساختارهای کیهانی از اختلالات اولیه (در اثر ناپایداری‌ گرانشی) نیازمند ذره‌ای با خصوصیات متفاوت از ذرات شناخته‌شده هستیم، به این معنی که این ذره خاص نباید با نور برهمکنش داشته‌باشد. همه این شواهد در مجموع فیزیکدانان را متقاعد کرده‌است که فیزیکی فراتر از فیزیک شناخته‌شده وجود دارد. در سال 2013 گروه پلانک از مشاهدات تابش ریزموج زمینه کیهانی مقدار ۲۶.۸ درصد از محتوای کیهان را ماده تاریک گزارش کرد.

همه شواهد ماده تاریک گرانشی هستند، بنابراین برخی اعتقاد دارند که تناقض‌های مشاهده‌شده به دلیل کامل نبودن نظریه‌ گرانش هست. بر این اساس نظریه‌های گرانشِ تعمیم‌یافته ارائه شده‌اند، امّا نظریه‌ گرانش اینشتین تا به حال در تمام آزمایش‌ها سربلند بوده‌است. با وجود اینکه تعمیم نظریه‌ گرانش همچنان به عنوان یک راه‌حل مطرح هست، تمایل فیزیکدانان به وجود یک ذره جدید بیشتر هست.

در صورت باور به وجود ذره جدید، قدم بعدی تلاش برای کشف و پیدا کردن خصوصیات آن است. در این راستا آزمایش‌های زیادی تا به امروز طراحی شده‌اند و همچنان تلاش برای یافتن ذره ماده تاریک ادامه دارد. تلاش‌ها برای کشف ذره ماده تاریک به سه دسته کلی تقسیم میشوند: آشکارسازی مستقیم: آزمایش‌های زمینی که در محیط‌های به شدت ایزوله انجام میشوند و به دنبال سیگنال حاصل از برخورد ذره احتمالی با برخی اتم‌ها هستند. آشکارسازی غیرمستقیم: رصد محیط‌های پرچگال که احتمال نابودی ذره ماده تاریک و تبدیل به ذرات شناخته‌شده در آنها وجود دارد. در نهایت شتابدهنده‌های ذرات: تلاش برای پیدا کردن ردِ ذرات جدید که در اثر برخورد ذرات پرانرژی علی‌الاصول تولید میشوند. تلاش‌های نظری، مدلسازی، آزمایشی و رصدی تا امروز موفق به کشف ذره ماده تاریک نشده‌اند، امّا قیدهای سنگینی برای خصوصیات کاندیداهای ذره احتمالی ارائه داده‌اند.

گزارش اجرایی گردهمایی

می‌توانید پوستر گردهمایی را از اینجا دریافت کنید. انجمن علمی ژرفا مایل است از تمام افراد و نهاد‌هایی که در برگزاری این گردهمایی نقش داشتند، به ترتیبی که در تقدیرنامه‌ی تیم اجرایی و همراهان آمده است، کمال مراتب تقدیر و تشکر را داشته باشد. شرح هزینه‌های گردهمایی ماده تاریک در این صفحه در دسترس عموم قرار دارد.

فیلم سخنرانی‌ها

عکس‌های گردهمایی