ما هي نجوم البوزون وما علاقتها بالمادة المظلمة؟

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

هل سبق لك أن نظرت إلى السماء ليلاً وتساءلت عما أنت عليه؟ لا رؤية؟ قد تكون السماء مليئة بـ “نجوم البوزون” غير المرئية، والتي تتكون من شكل غريب من المادة لا يلمع.

نحن نشك بقوة في أن الكون مليء المادة المظلمةوالتي تشكل حوالي 25% من إجمالي الكتلة والطاقة في الكون. ولكن في حين أن الأدلة الظرفية كثيرة ونعتقد أن المادة المظلمة هي نوع من الجسيمات غير المكتشفة، إلا أنه ليس لدينا أي دليل مباشر على وجود مثل هذا الجسيم.

على مدار عقدين من الزمن، اعتقدنا أننا نسير على الطريق الصحيح مع نوع جديد من الجسيمات يُعرف باسم الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMP). تم التنبؤ من خلال العديد من نظريات التناظر الفائق، حيث سيكون للـ WIMP كتلة في مكان ما في نطاق الجسيمات المعروفة الأثقل، مثل الجزء العلوي كوارك. لكن بخلاف ذلك، سيكون غير مرئي إلى حد كبير، ولا يتفاعل مع المادة الطبيعية إلا في بعض الأحيان.

لكن فشلت عمليات البحث عن WIMPs في العثور على أي شيء. هذا جيّد؛ الطبيعة ليست ملزمة أبدًا بالموافقة على تخميننا الأول. ولحسن الحظ، لدينا جسيم مرشح آخر ينتظرنا: ال أكسيون.

تم تقديم الأكسيون لحل مشكلة سيئة تتضمن قوة نووية قوية. وفقًا لجميع الملاحظات، تخضع القوة القوية لتماثلين مهمين في الطبيعة: الشحنة والتكافؤ. هذا يعني أنه إذا قمت بتفاعل قوة قوية، وقلبت شحنات جميع الجزيئات إلى قيمها المعاكسة، ونظرت إلى التفاعل في المرآة، فسوف تحصل على نفس النتيجة.

لكن لا يوجد شيء في النظرية نفسها يقول إنها يجب أن تمتثل لهذه التماثلات. حاول الفيزيائيون إصلاح ذلك عن طريق إضافة معامل جديد إلى المعادلات وتعيين هذا المعامل على الصفر، لكن ذلك بدا قسريًا بعض الشيء. ثم جاء حل مبتكر: ربما يمثل هذا المعامل الجديد مجالًا كميًا جديدًا، والتفاعلات مع هذا المجال تنتج التناظر بشكل طبيعي.

كان هذا هو الأكسيون، وقد سُمي بهذا الاسم على اسم إحدى العلامات التجارية لمنظفات غسل الأطباق لأنه كان ينظف الفوضى الناتجة عن مشكلة التماثل.

إذا كانت الأكسيونات موجودة، فإنها ستشكل مادة مظلمة ممتازة، لأنها ستكون وفيرة ولن تتفاعل مع المادة العادية إلا نادرًا. وكانوا يفعلون أيضًا بعض الأشياء البرية.

الأكسيونات خفيفة بشكل لا يصدق، فهي أخف بتريليونات وتريليونات المرات حتى من الأكسيونات النيوترينو، أخف جسيم معروف. مع مثل هذه الكتل الطفيفة، فإن طبيعتها الموجية الكمومية سوف تظهر على نطاقات مجهرية. في حين أن كل جسيم لديه أيضًا موجة مرتبطة به، إلا أننا عادةً لا نلاحظ تلك الموجات أو نهتم بها إلا إذا كنا نتعامل مع أنظمة الكم دون الذرية. لكن الأمر ليس كذلك بالنسبة للأكسيون، الذي من المحتمل أن ينشر طوله الموجي عبر مجرة ​​بأكملها.

والشيء الثاني الرائع بخصوص الأكسيونات هو أنها كذلك البوزونات. البوزونات هي نوع من الجسيمات التي يمكن أن تشترك جميعًا في نفس الحالة الكمومية، مما يعني أنه يمكنك حشو أكبر عدد ممكن منها في حجم مضغوط كما تريد. وهذا مشابه للفوتونات (يمكنك وضع قدر ما تريد من الضوء في الصندوق) ويختلف عن الجسيمات مثل الإلكترونات (يمكنك فقط حشر عدد كبير جدًا قبل امتلاء الصندوق).

هاتان الخاصيتان للمحاور تعني أنها جيدة بشكل استثنائي في الانهيار إلى كثافات عالية بشكل لا يصدق، حيث يتم تجميعها معًا بواسطة كثافاتها الخاصة (الطفيفة). جاذبية. في الأساس، يمكنهم تشكيل نوع من النجوم. إنه غير مرئي تمامًا، ولا يشع ضوءًا ولا يتفاعل مع أي شيء، لكنه على الرغم من ذلك نجم.

هؤلاء النجوم – التي لها أسماء مختلفة، بما في ذلك النجوم الأكسيونية، والنجوم البوزونية، والنجوم المظلمة – يمكن أن تكون صغيرة، تقريبًا بنفس كتلة النجوم العادية. ويمكن أيضًا أن تكون ضخمة، وتمتد إلى قلب المجرة بأكمله.

إن الوجود المحتمل لنجوم البوزون هو سيف ذو حدين. فمن ناحية، يمكن أن يجعل الكشف المباشر صعبًا للغاية. ما لم يكن هناك نجم بوزوني يتجول في نظامنا الشمسي ويمر عبر الأرض، فمن غير المرجح أن نرى محاور عصبية في أجهزة الكشف لدينا.

قصص ذات صلة:

– “نجوم الأكسيون” التي ازدهرت بعد الانفجار الكبير يمكن أن تسلط الضوء على المادة المظلمة

– قد يحمل النظام النجمي الغريب أول دليل على وجود “نجم المادة المظلمة” النادر للغاية

– هل “النجوم المظلمة” الأسطورية موجودة بالفعل؟ تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد 3 مرشحين

من ناحية أخرى، يمكن لنجوم البوزون أن تفعل كل أنواع الأشياء التي يمكن أن تجعلها قابلة للاكتشاف، مثل العبث بالاندماج النووي في النوى النجمية أو الانفجار من تلقاء نفسها في حدث يعرف باسم بوسينوفا.

نحن لا نعرف ما إذا كانت الأكسيونات موجودة، أو إذا كانت موجودة، إذا كانت مسؤولة عن المادة المظلمة. لكن لا يزال من الممتع أن نتخيل كونًا يعج بالنجوم المظلمة الصامتة وغير المرئية وغير الضارة.