نوترینوها و انرژی تاریک

نويسنده: محدثه عظيم لو

طبق فرضيه تازه اي مهم ترين معماهاي فيزيك در دهه گذشته، يعني جرم نوترينوها و آهنگ فزاينده انبساط جهان به ذرات زير اتمي اي به نام اكسلرون مربوط مي شود.

شايد بتوان دو دستاورد بزرگ فيزيك در دهه ي گذشته را مربوط به كيهان شناسي دانست، يكي اينكه نوترينوها (ذرات زيراتمي بسيار كوچك) جرم ناچيزي دارند كه البته هنوز اندازه گيري نشده است و ديگري اينكه سرعت انبساط عالم در حال حاضر در حال افزايش است.

سه فيزيكدان در دانشگاه واشنگتن معتقدند كه اين دو كشف هر دو به گونه اي به ناشناخته ترين پديده ي كنوني در عالم، يعني انرژي تاريك مرتبط است - ما هنوز به درستي آن را نمي شناسيم، تنها مي دانيم عاملي است كه بر ضد گرانش، سبب سرعت بخشيدن به انبساط عالم مي شود- آنها معتقدند همه چيز زير سر ذره زيراتمي ديگري است كه تاكنون مورد توجه قرار نگرفته است و آن را " اكسلرون (Acceleron)" (شتابگر) ناميده اند.

انرژي تاريك در عالم اوليه چندان قابل توحه نبوده است اما در حال حاضر 70درصد عالم را اشغال كرده است. شناخت انرژي تاريك به ما كمك مي كند تا بدانيم چرا در زمان دوري در آينده عالم آن چنان وسعت پيدا مي كند كه ديگر هيچ كهكشاني در آسمان شب ديده نشود و آيا اين انبساط تا ابد و بي نهايت ادامه خواهد داشت؟

در نظريه ي جديد مطرح شده نوترينوها تحت تأثير نيروي جديدي كه از برهمكنش آنها با اَكسِلِرون ها ناشي مي شود قرار مي گيرند اين- نيرو سبب مي شود كه نوترينوها از هم فاصله بگيرند. درست مثل اينكه يك تكه كش را از دو طرف بكشيم، هر چقدر بيشتر كشيده شود، انرژي بيشتري را در خود ذخيره مي كند- در هر ثانيه تريليونها نوترينو در كوره ي هسته اي ستاره ها از جمله خورشيد ما ساخته مي شوند.آنها در همه جاي عالم جريان پيدا مي كنند و ميلياردها نوترينو از هر نوع ماده اي، حتي بدن شما بدون هيچ برهمكنشي عبور مي كنند. نوترينوها بار الكتريكي ندارند و جرم آنها هم آن قدر ناچيز است كه هنوز اندازه گيري نشده است. آن نيلسون يكي از ارائه دهندگان نظريه ي جديد معتقد است برهمكنش ميان اكسلرونها و ذرات ديگر از اين هم ضعيف تر است، براي همين اين ذرات تاكنون آشكار نشده اند. البتّه نيرويي كه اين ذرات بر نوترينوها وارد مي كنند، آنها را تحت تأثير قرار مي دهد و به اين ترتيب بايد بتوان وجود چنين نيرويي را در آشكارسازهاي نوترينوي فعلي كه در نقاط مختلف كره ي زمين وجود دارد نشان داد.

مدلهاي مختلفي براي انرژي تاريك ارائه شده است، اما آزمودن آنها محدود به اندازه گيريهاي دقيق در تغيير سرعت انبساط عالم است. اين امر تنها با رصد اجرام بسيار دوردست امكان پذير است، اما اندازه گيريهاي دقيق در چنين فاصله هايي بسيار مشكل است.

به گفته ي نلسون اين تنها روشي است كه ما مي توانيم با به كارگيري آشكارسازهاي فعلي در كره ي زمين به نيرويي كه سبب افزايش انرژي تاريك در عالم مي شود پي ببريم.

محققان معتقدند جرم نوترينو در عبور از محيطهاي مختلف، تغيير مي كند، همان طور كه عبور نور از هوا، آب يا يك منشور متفاوت است. در نتيجه آشكارسازهاي مختلف بسته به اينكه در چه مكاني نصب شده اند، نتايج متفاوتي به دست خواهند آورد. اما اگر بپذيريم كه نوترينوها نيز بخشي از انرژي تاريك هستند، وجود نيروي جديدي مي تواند اين افت و خيزها را توضيح دهيد. به عقيده ي نلسون اين برهمكنش ميان نوترينوها و اكسلرونها مي تواند تا ابد انرژي لازم براي انبساط عالم را تأمين كند.

تا پيش از اين اخترشناسان به دنبال اطلاعاتي بودند كه سرانجام تعيين كنند آيا عالم ما تا ابد منبسط خواهد شد، يا زماني دوباره در يك " رُمبش بزرگ" منقبض شده و روي خودش بسته مي شود. اما حالا بايد به دنبال اين باشيم كه آيا سرعت انبساط عالم همچنان افزايش خواهد يافت يا در جايي ثابت خواهد ماند. براساس نظريه ي جديد، هنگامي كه فاصله ي نوترينوها بسيار زياد شود، جرم آنها نيز آن قدر افزايش پيدا مي كند كه ديگر انرژي تاريك بر آنها اثري نخواهد داشت، در نتيجه شتاب انبساط عالم كم كم از بين مي رود. و از آن پس عالم همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد، اما با سرعتي كه دائماً در حال كاهش است.