الاضمحلال المشترك للمادة المظلمة يُربك معلوماتنا حول الكون

فهم مختلف للمادة المظلمة

طال البحث عن الجسيمات المفقودة من الكون - والتي يفترض أنها تشكل ما يصل إلى 80% من الكتلة الكلية للكون - ولكنه لم يتمخض عن نتائج مؤكدة حتى الآن. تم وضع نظريات مختلفة لفهمالمادة المظلمة، ويقول بعضها إنها ليست موجودة فعلياً، وقد قدم فيزيائيون من جامعة كورنيل تفسيراً قد يغير من فهمنا للمادة المظلمة، وقد يفسر فشل كل عمليات البحث عنها.

كانت كمية المادة المظلمة في الكون أقل مما هي عليه الآن، كما هو مفترض. تفسر إحدى النظريات هذا التناقص بأنه مبني على أن جزيئات المادة المظلمة هي جسيمات عملاقة ضعيفة التفاعل (ويمبWIMPs). ونتيجة انخفاض حرارة الكون، بدأت المادة المظلمة بالفناء حتى الوصول إلى نقطة التوازن  الحراري، وذلك عندما بقيت جسيمات المادة المظلمة ثابتة بشكل عام، بعد "التجمد".

فيزيائيو كورنيل - بعد أن نشروا دراستهم في مجلةPhysical Review Letters - قدّموا وجهة نظر مختلفة حول التجمد المفني للمادة المظلمة. وبدلاً من جسيم واحد فقط، يمكن لعدة جسيمات من القطاع المظلم، أن تضمحل بشكل مشترك، وتنتج كثافة المادة المظلمة الحالية التي يتم رصدها. ويمكن لأحد هذه الجسيمات أو أكثر أن تكون مادة مظلمة.

حقوق الصورة: ناسا/ مرصد تشاندرا للأشعة السينية/ م. ماركيفيتش وآخرون

فهم أفضل للكون

من المحتمل أن هذه الطريقة الجديدة لفناء المادة المظلمة قد تكون صحيحة فعلاً، ما يغير فهمنا لوجودها في الكون الآن. يشرح الباحث إريك كوفليك: "إن المادة المظلمة ذات الاضمحلال المشترك تؤمن آلية جديدة لتجمد وإفناء هذه المادة، والحصول على وفرتها الحالية التي تم رصدها. أي إن المادة المظلمة يمكن أن تتجمد وتفنى في مرحلة مبكرة من عمر الكون، بحيث نحصل على الوفرة الصحيحة التي يتم رصدها حالياً".

وفقاً للبحث الجديد، قد تكون الكثافة أقل مما كنا نفترض سابقاً. لتفسير هذه الوفرة الصحيحة للمادة المظلمة، يجب أن يكون معدل الفناء أكبر مما تطرحه النماذج السابقة، مثل مفهوم الويمب.

وفقاً للمفهوم الجديد، يجب أن تكون المادة المظلمة قد انفصلت عن النموذج المعياري للجسيمات في  مرحلة مبكرة، ما تسبب باختلال التوازن، وقد بدأ الاضمحلال في مرحلة لاحقة، وبدأ التجمد بعد ذلك أيضاً بفترة طويلة.

هذا النوع من الخصائص للمادة المظلمة، "يقترح أن التجارب الحالية لا يمكن أن تتحسسّها، ولكن قد تقود إلى آثار تجريبية أخرى فريدة. إضافة إلى هذا، فإن الآلية عامة للغاية، ويمكن تحقيقها بعدة توسيعات للنموذج المعياري لفيزياء الجسيمات"، كما يقول كوفليك.

قد تتطلب المادة المظلمة ذات الاضمحلال المشترك المزيد من تجارب التحسس غير المباشر للعثور عليها.