يعتمد تكوين البنية الكونية على المقاييس الكبيرة والصغيرة بشكل كبير على تفاعل المادة المظلمة والعادية. على الرغم من الأدلة غير المباشرة على وجود المادة المظلمة ، فإننا نرغب بشدة في اكتشافها بشكل مباشر - ولا يمكن أن يحدث هذا إلا إذا كان هناك تقاطع متبادل غير صفري بين المادة الطبيعية والمادة المظلمة.إن توازن المادة في الكون ، على الرغم من جميع الكواكب والنجوم والغاز والغبار والمجرات وكل ما نجده فيه ، لا يتقارب. في أكبر المقاييس الكونية ، نرى نفس الشيء: بالنسبة لتأثيرات الجاذبية التي نلاحظها ، لا توجد مادة كافية. تتراكم المادة وتشكل شبكة كونية ؛ تتطور مجموعات المجرات إلى حجم كبير ، وداخلها تتحرك المجرات بسرعات عالية ؛ تدور المجرات الفردية بسرعة عالية ، وتبقى كبيرة إلى حدها.
لكن كل هذا لم يكن ليحدث لو لم يكن هناك خمس مرات أكثر من أي شيء يمكن أن يجيب عنه فقط البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تحتاج صورتنا للكون إلى مادة مظلمة (TM) لتحقيق الاتساق الداخلي. وإذا كانت حقيقية ، فإن درب التبانة لديها أيضًا هالة خاصة بها من TM ، وجزء من هذا TM يمر عبر النظام الشمسي والأرض وحتى جسمك. وإليك كيفية معرفة مقدار ذاكرة الترجمة بداخلك في الوقت الحالي.
لشرح الظواهر المرصودة في الكون على أكبر المقاييس ، بدءًا من الإشعاع المُسْتَقِب إلى الشبكة الكونية ومجموعات المجرات والمجرات الفردية ، يلزم وجود مادة مظلمةفي الكون الشاب ، كان كل شيء أكثر حرارة وكثافة وأكثر تجانساً من اليوم. في الأيام الأولى ، كانت هناك مناطق أكثر كثافة تحتوي على أكثر بقليل من متوسط المادة. تجذب الجاذبية المزيد من المواد إلى هذه المناطق ، ويعمل الإشعاع لإخراجها.
إذا كانت لدينا مادة طبيعية فقط وجزيئاتها المكونة مقترنة بهذا الإشعاع ، فستكون المجرات والعناقيد المجرية اليوم مختلفة تمامًا عما نراه. ولكن إذا كانت العلامة TM بنسبة 5 إلى 1 مع النسبة المعتادة ، فيمكننا نظريًا إعادة إنتاج الشبكة الكونية المقابلة لملاحظاتنا وقياساتنا.
على نطاق واسع ، لا تتوافق المحاكاة (الحمراء) مع كيفية تراكم المجرات فعليًا (الأزرق والأرجواني) ، ما لم يتم تضمين المادة المظلمة فيها.إحدى عواقب وجود HM هي أن أي هيكل كبير يتكون في الكون ، على سبيل المثال ، مجرة ، سيحيط بهالة كبيرة من HM. أقرب إلى مركز المجرات ، سوف تتجمع المادة الطبيعية (القائمة على الذرة) ، لأنها قادرة على الاصطدام والتفاعل مع نفسها والإشعاع. لكن TM ببساطة يمر عبر كل شيء آخر: من خلال نفسه ، المادة الطبيعية ، الفوتونات ، إلخ.
جزيئات TM ، التي تتفاعل فقط من خلال الجاذبية ، لا يمكن أن تفقد زخمًا أوليًا كبيرًا. في تاريخ الكون بأكمله ، يمكن لكل جزء من الجزيئات TM أن يمر عبر مركز المجرة ليس أكثر من اثنتي عشرة مرة.
وفقًا للنماذج والمحاكاة ، يجب تغطية جميع المجرات في هالة TM ، التي تكون كثافتها القصوى في المركز. حتى على فترات طويلة بما فيه الكفاية من مليارات السنين ، يكمل كل جزيء TM على حافة الهالة بالكاد ثورة واحدة.على نطاق واسع في الكون ، تهيمن المادة المظلمة. ولكن أين نحن ، على بعد 25000 سنة ضوئية من مركز المجرة ، تسود المادة العادية محليًا. على الأرض ، في النظام الشمسي ، يختلف الوضع أكثر من ذلك الذي يسود في الفضاء بين النجوم. كثافة جسم الإنسان قابلة للمقارنة مع الماء - 1000 كجم / م
3 .
كثافة المادة المظلمة حيث نعيش ، حتى في المحاكاة الأكثر واقعية ، أقل عدة مرات:
10-12 كجم / م
3 . إذا جمعت كل ذاكرة الترجمة الموجودة داخل جميع الأشخاص على الأرض في وقت معين ، فلن يتم كتابتها في نانوجرام.
لا تُعرف الزلازل بالصدوع في الأرض فحسب ، بل أيضًا بالتغيرات في دوران الأرض ، والتي ، علاوة على ذلك ، تنخفض قليلاً في القطر بعد الانتهاء من ثورة كاملة. كل هذا لا يؤثر على TM ، تمامًا مثل أي شيء آخر يحدث على الأرض ، بما في ذلك وجود أو غياب الناس.إذا جمعت HM من النظام الشمسي بأكمله حتى مدار نبتون ، فلن تحصل على أكثر من 10
17 كجم: كتلة كويكب صغير. علاوة على ذلك ، نظرًا لأنه لا يتصادم مع مادة طبيعية ، فإنه لا يتحرك مع النظام الشمسي. قالت:
- لا تدور حول الشمس ،
- لا تتحرك مع الشمس والنجوم الأخرى حول مركز المجرة ،
- لا يبقى في طائرة واحدة ،
- لا تدور مع قرص درب التبانة.
وبعبارة أخرى ، بالنسبة للأرض ، فإنها تتحرك بسرعة عالية إلى حد ما تحت تأثير الجاذبية!
يجب أن تظهر هالة TM حول مجرتنا خصائص تفاعل مختلفة قليلاً عندما تدور الأرض حول الشمس ، وتغير حركتنا من خلال TM في مجرتنا.إذا كنت تريد معرفة مقدار ذاكرة الترجمة التي تمر عبر جسمك في وقت معين ، فأنت بحاجة فقط إلى ضرب أربع قيم. هذا:
- كثافة المادة المظلمة
- المساحة السطحية للشخص الذي يمر من خلاله TM ،
- سرعة TM
- طول الوقت.
بعد تقدير كثافة TM - ونحن نعلم ذلك بالفعل ، هو
10-21 كجم / م
3 - يمكننا الحصول على إجابة على الفور.
مجرتنا محاطة بهالة ضخمة متفرقة من TM ، لذلك يجب أن يمر تيارها عبر نظامنا الشمسي. لكن كثافتها صغيرة جدًا ، مما يجعل من الصعب اكتشافها.تبلغ مساحة الشخص 1.7 م
2 . نظرًا لأن TM يمكن أن يأتي من زاوية عشوائية ، يمكننا تقدير المنطقة المتقاطعة بواسطة TM بحوالي 0.6 م
2 .
يتحرك نظامنا الشمسي في مدار حول مركز المجرة بسرعة تبلغ حوالي 200 كم / ثانية ، ولكن بالنسبة إلى حركة المرور ، يجب أن تسير هذه الحركة بشكل أسرع - أقرب إلى 350 كم / ثانية. وهذا يعني أن الحركة تتحرك بالنسبة للأرض بسرعة تصل إلى 400 كم / ثانية.
ويمكننا إجراء حسابات لأي فترة زمنية - لكل ثانية ، لمدة عام ، لحياة الشخص (حوالي 80 عامًا).
يتحرك كل جسم من الجزيئات الدقيقة في المجرة البشرية بسرعة تصل إلى 400 كم / ثانية ، مما يؤدي إلى ثورة حول المجرة ببطء شديد في حوالي مليار سنة. إذا كان هناك أي تفاعل بين TM والمادة العادية ، فستكون لدينا فرصة لاكتشافها.وإذا كان هناك في أي وقت من الأوقات 10 إلى
22 كجم من TM فيك ، فإن كمية أكبر منه تمر عبرك باستمرار.
- في كل ثانية ، يمر حوالي 2.5 × 10-16 كجم من المادة المظلمة عبر جسمك.
- كل عام - حوالي 10 - 8 كجم.
- خلال الحياة ، يمر حوالي 1 ملليجرام من TM من خلال الشخص.
يتم جمع كمية صغيرة على ما يبدو لفترة كبيرة من الزمن في شيء ملموس.
القاعة B في LNGS مع تركيب XENON مع كاشف يقع داخل درع مياه كبير. إذا تقاطع TM مع مادة عادية ، فستتاح للتجربة فرصة للكشف عن TM مباشرة ، وستتاح الفرصة لجسمك للتفاعل معها.حقيقة أن القيم التي تم الحصول عليها ليست كبيرة جدًا ، لا تتحدث فقط عن محتويات جسمنا ، ولكن أيضًا حول ما إذا كان بإمكاننا أن نحلم بإيجاد TM. سواء كانت تتكون من جزيئات ذات كتلة صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا ، على الأقل نحن نعرف ما هي كتلة TM التي تمر ليس فقط من خلال الشخص ، ولكن أيضًا من خلال أي كاشف لحجم معين. إذا افترضنا أننا نعرف كتلة HM ، يمكننا حساب عدد الجسيمات التي تمر عبر أي شيء.
لعدة عقود ، كنا نبني كاشفات أكبر وأكثر حساسية ، نحاول استكشاف التفاعلات المراوغة المحتملة بين المواد الكيميائية والمواد العادية. تستخدم الكواشف الأكثر تقدمًا اليوم الذرات ذات النواة الكبيرة والكتلة الكبيرة ، وتبحث عن علامات الارتداد أو التفاعلات الأخرى. وحتى الآن ، لم تسفر جميع مخططات الاكتشاف المباشر لـ TM عن أي شيء.
قيود على تقاطع خصائص المادة المظلمة والارتداد من القلب ، بما في ذلك الدقة المتوقعة لمشروع XENON1T. اعتمدت كل محاولاتنا لإيجاد TM على مجموعة معينة من الافتراضات حول طبيعة TM ، ولكن أبعاد هذا التقاطع المتبادل محدودة للغاية.بناءً على أفضل افتراضاتنا ، TM في كل مكان. قد تكون غير مرئية للعيون ، ولكن يمكننا أن نشعر بجاذبيتها الجاذبة. يمر عبر كل مسألة الكون ، بما في ذلك الناس ، كما لو لم يكن هناك شيء. على حد علمنا ، لا توجد تصادمات أو تفاعلات معها ، باستثناء انحناء الزمكان تحت تأثيرها. لا تتفتت ، ولا تجمع ، ولا تشكل هياكل مثل الذرات أو الجزيئات المظلمة.
ومع ذلك ، إذا كان هناك أدنى تلميح إلى احتمال اصطدام TM بالمادة العادية أو الإشعاع ، فيمكننا اكتشافه. إذا اصطدم جسيم واحد من TM ببروتون واحد أو إلكترون في جسمك ، فستكون لدينا فرصة. من الصعب طلب المزيد عندما يتعلق الأمر بواحد من أعمق أسرار الكون.