وفقًا لحسابات جديدة من العلماء في جامعة زيوريخ ، نُشرت في عدد الطبيعة هذا الأسبوع ، كانت هالات شبحية للمادة المظلمة ثقيلة مثل الأرض وكبيرة مثل نظامنا الشمسي هي أولى الهياكل التي تشكلت في الكون.
يقول العلماء إن مجرتنا لا تزال تحتوي على رباعيات من هذه الهالات ، ويتوقع أن تمر واحدة من الأرض كل بضعة آلاف من السنين ، تاركة أثرًا ساطعًا يمكن اكتشافه لأشعة جاما في أعقابها. يومًا بعد يوم ، تسقط جسيمات المادة المظلمة العشوائية التي لا حصر لها على الأرض ومن خلال أجسامنا دون أن تكتشف.
قال البروفيسور بن مور من معهد الفيزياء النظرية في جامعة زيوريخ ، وهو مؤلف مشارك في تقرير الطبيعة: "كانت هالات المادة المظلمة هذه" الغراء "الجاذبي الذي جذب المادة العادية ، مما أتاح للنجوم والمجرات تشكيلها في نهاية المطاف". . "بدأت هذه الهياكل ، وهي اللبنات الأساسية لكل ما نراه اليوم ، في التشكل المبكر ، بعد حوالي 20 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير".
تشكل المادة المظلمة أكثر من 80 في المائة من كتلة الكون ، ولكن طبيعتها غير معروفة. يبدو أنه يختلف جوهريًا عن الذرات التي تشكل المادة من حولنا. لم يتم الكشف عن المادة المظلمة مباشرة ؛ يستدل على وجودها من خلال تأثير الجاذبية على المادة العادية.
بنى علماء زيورخ حساباتهم على المرشح الرئيسي للمادة المظلمة ، وهو جسيم نظري يسمى محايد ، يعتقد أنه تم إنشاؤه في الانفجار الكبير. وقد تضمنت نتائجهم عدة أشهر من تحليل الأرقام على zBox ، وهو حاسوب عملاق جديد تم تصميمه وبناؤه في جامعة زيوريخ بواسطة Moore and Drs. يواكيم ستادل وجورج ديماند ، مؤلفا التقرير.
قال مور: «حتى 20 مليون سنة بعد الانفجار الأعظم ، كان الكون سلسًا ومتجانسًا تقريبًا. لكن الاختلالات الطفيفة في توزيع المادة سمحت للجاذبية بإنشاء البنية المألوفة التي نراها اليوم. اجتذبت المناطق ذات الكثافة الأعلى للكتلة المزيد من المواد ، كما فقدت المناطق ذات الكثافة المنخفضة المادة المفقودة. تخلق المادة المظلمة آبار الجاذبية في الفضاء وتتدفق المادة العادية إليها. بدأت المجرات والنجوم تتشكل نتيجة حوالي 500 مليون سنة بعد الانفجار الكبير ، في حين يبلغ عمر الكون 13.7 مليار سنة.
باستخدام الكمبيوتر العملاق zBox الذي استفاد من قوة 300 معالج أثلون ، قام الفريق بحساب كيف ستتطور المحايد التي تم إنشاؤها في الانفجار الكبير بمرور الوقت. لطالما كان المحايدة مرشحًا مفضلاً لـ "المادة المظلمة الباردة" ، مما يعني أنها لا تتحرك بسرعة ويمكن أن تتجمع معًا لإنشاء بئر جاذبية. لم يتم الكشف عن محايد. هذا هو جسيم "فائق التناظر" مقترح ، جزء من نظرية تحاول تصحيح التناقضات في النموذج القياسي للجسيمات الأولية.
على مدى العقدين الماضيين ، اعتقد العلماء أن المحايدة يمكن أن تشكل هالات ضخمة من المادة المظلمة وتغلف مجرات بأكملها اليوم. إن ما تمخض عن حساب ZBox للحاسوب العملاق في فريق زيورخ هو ثلاث حقائق جديدة بارزة: تشكلت هالات كتلة الأرض أولاً ؛ تحتوي هذه الهياكل على نوى كثيفة للغاية تمكن الرباعيات من البقاء على قيد الحياة عبر العصور في مجرتنا ؛ كما تنتقل هالات المادة المظلمة "المصغرة" هذه عبر المجرات المضيفة وتتفاعل مع المادة العادية أثناء مرورها. من الممكن حتى أن هذه الهالات يمكن أن تزعج سحابة أورت المذابة أبعد من بلوتو وترسل الحطام عبر نظامنا الشمسي.
وقال الفريق إن "الكشف عن هذه الهالات المحايدة أمر صعب ولكنه ممكن". تنبعث الهالات باستمرار من أشعة غاما ، وهي أعلى شكل من أشكال الطاقة ، والتي يتم إنتاجها عندما تصطدم المحايدة وتبيد نفسها.
قال ديماند ، الذي يعمل الآن في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز: "إن هالة عابرة في حياتنا (هل يجب أن نكون محظوظين جدًا) ، ستكون قريبة بما يكفي لنا لرؤية مسار مشرق لأشعة جاما".
ومع ذلك ، فإن أفضل فرصة للكشف عن المحايدة هي في مراكز المجرات ، حيث تكون كثافة المادة المظلمة هي الأعلى ، أو في مراكز هالات محايدة الكتلة الأرضية المهاجرة هذه. ستوفر المناطق الأكثر كثافة فرصة أكبر للاصطدام المحايد وبالتالي المزيد من أشعة جاما. قال ديماند: "سيظل من الصعب اكتشاف ذلك ، مثل محاولة رؤية ضوء شمعة واحدة موضوعة على بلوتو".
ستكون مهمة GLAST التابعة لوكالة ناسا ، والمخطط لإطلاقها في عام 2007 ، قادرة على اكتشاف هذه الإشارات إذا كانت موجودة. قد تتمكن أيضًا مراصد أشعة غاما الأرضية مثل VERITAS أو MAGIC من الكشف عن أشعة غاما من تفاعلات محايد. في السنوات القليلة المقبلة ، سيؤكد مصادم الهادرون الكبير في CERN في سويسرا أو يستبعد مفاهيم التناظر الفائق.
تتوفر صور ورسوم متحركة بالكمبيوتر لهالة محايدة وبنية مبكرة في الكون تستند إلى محاكاة الكمبيوتر على http://www.nbody.net
كان ألبرت أينشتاين وإروين سكرينجر من الأساتذة السابقين العاملين في معهد الفيزياء النظرية في جامعة زيوريخ ، الذين قدموا مساهمات كبيرة في فهمنا لأصل الكون وميكانيكا الكم. عام 2005 هو الذكرى المئوية لأبرز عمل آينشتاين في فيزياء الكم والنسبية. في عام 1905 حصل أينشتاين على درجة الدكتوراه من جامعة زيورخ ونشر ثلاث أوراق علمية متغيرة.
ملاحظة للمحررين: الكمبيوتر العملاق المبتكر الذي صممه Joachim Stadel و Ben Moore عبارة عن مكعب مكون من 300 معالج Athlon متصل بشبكة ثنائية الأبعاد عالية السرعة من Dolphin / SCI ويتم تبريده بواسطة نظام تدفق هواء حاصل على براءة اختراع. راجع http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ لمزيد من التفاصيل. وأشار ستادل ، الذي قاد المشروع: "لقد كانت مهمة شاقة تتمثل في تجميع حاسوب عملاق على مستوى عالمي من آلاف المكونات ، ولكن عند اكتماله ، كان الأسرع في سويسرا وأعلى حاسوب عملاق في العالم. يعمل رمز المحاكاة المتوازي الذي نستخدمه على تقسيم الحساب من خلال توزيع أجزاء منفصلة من الكون النموذجي على معالجات مختلفة. "
المصدر الأصلي: معهد الفيزياء النظرية؟ بيان صحفي من جامعة زيوريخ
