الحوار المتمدن - موبايل
الموقع الرئيسي


المادة السوداء ومفعولها وما هيتها !

حسن محمد البدري

2016 / 5 / 17
الطب , والعلوم

تحية للجميع

ما يعجبني شخصيا في العلوم عامة هو المجهول !
ما غير المعلوم وما هو مخفي لكي ناتي نحن البشر ونزيل الغطاء عنه وندرسه ونتبحر به ونتمحص من خلاله لكي نعطي اقرب صورة للواقع الذي نعيشه ونمر به .
فكلما اكتشفنا شيئا جديدا في العلوم اذا تحصيل حاصل سنقوم بفتح باب او ابواب غامضة لا اجابة عليها حاليا .
فهذا هو العلم يشرح الواقع والطبيعة باقرب صورة ممكنة دقيقة !
ولذلك لا يوجد شيئا مطلق في العلم ولذلك ايضا على الدوام سنرى اسئلة غير مجاب عليها حاليا من جهة العلم لانه لو العلم اجاب جميع الاسئلة اذا مات العلم ذلك اليوم .
ولهذا السبب اتت ونبعت محبتي للفيزياء عامة
احببت الفيزياء لانني اريد ان اتعلم الكون وما هيته من الصفر والى ما هو عليه الان والى ما سيصبح مستقبلا ولم ارى غصنا من غصن العلوم افضل من الفيزياء لانها فعلا وقولا شاملة للكل بشرحها الوافي.
من الامور الغامضة الفيزائيا هي المادة السوداء او المادة الداكنة او المادة الغامقة او المادة المظلمة dark matter .
والمنشور قد يكون طويلا واعتذر مقبلا لكنه واجب شرح المسائل الى اخر دقة وتفصيل لتوصيل الفكرة العلمية الملائمة التي يفهمها ابسط الناس حتى لو لم يدرسوا الفيزياء.
فكل مجرة هي تدور حول محورها والقوة الطردية لسرعة المجرة بالدوران واجب ان تطلق النجوم الى خارج نطاق جاذبية الثقب الاسود لانه سرعتها بالدوران تفوق قوة الجذب المحسوبة للمركزية وجاذبيتها للمجرة .
فحسب حساب الطاقة الاجمالية لكل مجرة والجاذبية الملزمة لها فنحن نرى فقط 10% الطاقة او الكتلة من الجاذبية التي تلزم النجوم بنطاق المجرة وعدم الفرار منها !!!؟
اذا اين هي الطاقة والكتلة والجاذبية المفقودة ؟
فما هو الخطا هنا ؟
هل نحن نملك نطرية للجاذبية خاطئة بحساباتها ؟
وهنا تكمن المادة السوداء(ساطلق عليها هذه التسمية ومعذرة ان اخطات بالتعبير الصحيح باللغة العربية)
في البداية ساعطي امثلة واضحة على كيفية وجودها وعلى لماذا هي ليست فرضية حسابية بل حقيقة غامضة ,وبعد ذلك ساحاول الشرح ما هيتها او ما لا هيتها !
من احدى تنبات نظرية النسبية العامة لاينستاين ومعادلاتها هي العدسة الجاذبية (gravitational lensing)
كما تحدثت سابقا عن القياس الجيوديسي , فكما نعلم بان النسيج المكاني ينحني يثقل المجرات فبديهيا الضوء ايضا سينحني حسب ثقل المجرة ومدى انبعاج ثقلها .
والان لنتخيل نحن نراقب من ارضنا لمجموعة مجرات (galaxy cluster ) فبسبب ثقلها الهائل ذلك يؤدي الى انحناء النسيج المكاني والزماني مما يعطي لنا مفعول العدسة حين انتقال الضوء لنا سيعطى لنا مفعول العدسة بحيث نحن نرى مجرات هي مخفية خلف (المجموعة للمجرات) لكنها تظهر على اطرف المجموعة مثل اثر وتاثير العدسة وذلك عائد على ضوئها المبعوث فهو ينحني مع ثقل المجرات الامامية , ومن هنا تنبع العدسة الجاذبية وسارفق صورة لها لكي ترون ما اقصده لانه ربما شرحي قد اكون مقصرا به.(هذا اول مؤشر للمادة السوداء)
فمن خلال حساب الثقل الذي يؤدي الى اعطاء اثر الانحناء للنسيج الزمكاني نستطيع تقدير مدى كبر وثقل الكتلة التي هي بها .
ومكررا هنا نرى بان الكتلة التي نقيسها في المجرات الظاهرة هي اقل من الكتلة المفروضة التي تسبب تاثير عدسة الجاذبية .(هذا ثاني مؤشر للمادة السوداء)
وهنالك عدة فرضيات على ما هية المادة السوداء
1. انها من جسيمات نحن مكتشفينها لكننا الان لا نستطيع كشفها او العثور عليها او استبيانها ؟
2. (ما اراه مزعجا) وهي بان المادة السوداء مكونة من جسيمات نحن لسنا على قدرة باكتشافها لقصورنا التكنلوجي والعلمي حاليا !
3.( وهو ماراه ازعجهم ) بان الجاذبية عند المجرات والكتلات الهائلة تتصرف بطريقة مغالطة للنظرية النسبية العامة وبهذا فنحن بحاجة الى نظرية جديدة للجاذبية.
ارجو الملاحظة هنا عندما اقول مزعج فانزعاجي هنا هو فقط عدم وجود شرح وليس الانزعاج النفسي الذي نمر بحياتنا عندما نسمع ضوضاء او شئ من هذا القبيل النفسي , وبقدر انزعاجي فانا ايضا متفائل وفرح جدا بانه ما زالت توجد امور غامضة انت او انا او غيرنا يستطيع اكتشاف وحل لغزها لكي نمرر سهم العلم الى الامام كما هو دائم التقدم .
والان لناخذ كل فرضية ذكرتها ونعمق باجوبتها !
الاول هو كما نعرف من النموذج القياسي (the standard model ) الذي اتى به اولا(Sheldon Glashow) شلدن غلاشو وطوره ستيفن واينبرغ ومحمد عبدالسلام (Steven Weinberg &Mohammad Abdus Salam) فهي تشرح كل شئ عن طريق المجالات والحقول الذرية والجسيمات تحت الذرية التي تكون كل العناصر التي نراها على جدول مندييف وثلاثتهم حصلوا على جوائز نوبل لانجازهم العظيم.
فلو كانت المادة السوداء موجودة من هذا النموذج اذا لا بد من تكونها من بروتونات ونيوترونات لكنها ذرات لا تتعامل مع الضوء اي لا تشعه ولا تمتصه ولا تعكسه !
فلو فرضنا بان هذه الفرضية صحيحة اذا وجب وجود باريونات تتخلل المجرة حجمها بقدر حجم النجوم التي في المجرة,لكنها مركزة وبكثافة عالية بحيث تجعل رؤيتها مستحيلة, وهذه ما تسمى باللغة الانغليزية MACHOS وهي اختصارا الى
MASSIVE COMPACT HALO OBJECTS
وهي معناها اجسام ضخمة بهالة مدمجة .
وهي ما يعللها فيزيائيا بانها مجرد مقبرة للنجوم الماضية مثل ثقوب سوداء او نجوم نيوترونية او اقزام النجوم البنية ومن هذا القبيل .
ومن هنا نعود الى العدسة للجاذبية , فعندما يمر ثقب اسود بيننا وبين نجم بعيد عنا نرى النجم اصبح اكثر اضائتا وتوهجا وكانما عدسة مكبرة خفية قد ظهرت امامه !
وهذا ما يحاوله علماء الفلك من اكتشاف هذه الاجسام ويحاولون احصائها لكنها لم تعطي الكمية التامة للمادة السوداء الموجودة بالكون اكمله ,وبذلك فالفرضية الاولى تعتبر مرفوضة .
وعودتا الى دوران المجرة فعندما نراقب النجوم الخارجية فهي تدور بنفس السرعة التي تدور بها النجوم قرب المركز وهذا مستحيل حسب قوانين الجاذبية , حسب قوانين نيوتن الجاذبية تضعف مع المسافة مربع ,وهذه العلاقة تعتبر صحيحة (لكن ليست دقيقة)ان طبقناها على المجموعة الشمسية, فهل من الممكن الجاذبية تتصرف بطريقة غريبة حينما الامور تتعلق باحجام هائلة عملاقة مثل المجرة ؟
الاجابة هي اذا حورنا وتلاعبنا بمعادلات نيوتن وجعلنا الجاذبية تسقط نسبيا مع بعد المسافة بدلا من التربيع فبهذه الحالة لا نحتاج الى وجود المادة السوداء لانه النجوم هي بذاتها ستكون كافية لاعطاء مفعول الجاذبية اللازمة لتوفير المفعول الذي نراه.
الديناميكية المعدلة لنيوتن مع التمديد لها من خلال نظرية النسبية العامة تعطينا مفهوم وشكل مقارب لهذه الحالة . MODIFIED NEWTONIAN DYNAMICS (MOND)
وحتى التعديلات التي تطرح من خلال النظرية النسبية العامة تشرح مفعول وحركة النجوم داخل المجرة لكن لا تشرح كل الظواهر المراقبة التي نراها خارج المجرة من حركة ودوران وماشابه, فيا اما نحن نحتاج المزيد من التعديلات للنظرية او اضافة جسيمات المادة السوداء لكي تعطينا الحل والاجابة الملائمة .
وهنا الاجابة اتت من THE BULLET CLUSTER مجموعة مجرات الرصاصة
وهي عبارة عن مجموعتان (كل مجموعة تحتوي على عدد من المجرات)صراحة من المجرات اتجهوا باتجاه تصادم مع بعضهما البعض , واصطدما وتفارقا المجموعتان .
والفراغ اي الحيز الفاصل بينهما عندما تفارقتا بقي منه اثار الغاز التي تمزقت للنجوم التي هي تتخلل مجاميع المجرات من كل مجموعة .
فهنا نرى بان اكثرية الكتلة هي في الغاز الذي تبقى من اثر الاصطدام والتفارق , فهنا لدينا احتمالان !!
اذا الكتلة الاكبر هي في الغاز اذا واجب وجود مادة سوداء تكون كتلة اكبر تحتل هذا الغاز وبهذا فهي نظرية جديدة للجاذبية تكسر قواعد اينستاين , او المادة السوداء ستكون ملازمة ومرتبطة مع النجوم وتهمل الغاز المتبقي وبهذه الحالة فهي جسيمات خفية وليس نظرية جديدة للجاذبية ؟
الاجابة مجددا العدسة للجاذبية وتاثيرها .
فحسب القياسات التي اقاموها علماء الفلك وقياس عدسة الجاذبية وجدوا بان المادة السوداء ما زالت ملازمة للنجوم ولم تبقى في الغاز الفاصل بين مجموعتا المجرات .وبهذه الحالة انتصر اينستاين بنظريته للجاذبية واثبتنا بان المادة السوداء هي جسيمات خفية وبهذا فان النموذج القياسي ليس تاما وبحاجة الى تصليح وتنقيح وتعديل .
فنستنتج من هذه الحالة بان المادة السوداء هي جسيمات ثقيلة باردة وبطيئة خفية, لانها تتكتل بكثافة في مجموعات المجرات وتساعد على بناء مفعول جاذبية عملاق بقياساته.
وكما تتذكرون سابقا بمنشور سابق تحدثت عن تكتل حساء البلازما الذي اعطى توهجا برتقاليا !
لانه المادة الموجودة في هذا الحساء لا تستطيع التكتل ذاتيا لانها ليست كافية ولا تملك القدرة على ذلك بدون مساعدة المادة السوداء وتوجب وجودها لكي تعطي مفعول التكتل الهائل , فباختصار مفيد , بدون مادة سوداء لن تتوجد المجرات ومجاميع المجرات .
وهذا ايضا يدل على انه المجرات تكونت بسبب جسيمات باردة بطيئة وايضا لها تفاعل او تاثر ضعيف بما حواليها .
WEAKLY INTERACTING MASSIVE PARTICLE (WIMPS)
ومن هنا نبعت هذه التسمية وهي معناها جسيمات ضخمة ذات تفاعل ضئيل او ضعيف .
وهي جسيمات نبعت من نظرية جديدة تنقح وتعدل النموذج القياسي وهي تسمى نظرية التناظر الفائق (SUPERSYMMETRY) او SUSY باختصار .
فهذه النظرية تتوقع وتتبنا بوجود جسيمات تحت الذرية كما اتت مع نموذج القياسي لكنها عكسية يعني مثل المادة المضادة وهذه الجسيمات هي ضخمة وذات كتلة هائلة والبعض منها تناسب وتطابق جسيمات المادة السوداء بشرحها .
فاذا تعمقنا بنظرية الحقول الكمية وبنظرية الاوتار الفائقة سنرى الكثير من الجسيمات الغريبة التي ربما هي موجودة او مجرد بدع حسابية مثل WIMPS او AXIONS او NEUTRALINOS والخ
فكل هذا تبقى محض خيال الرياضيات ومعادلاتها الفذة الى ان نكتشف الجسيمة وعندئذ تصبح معادلات الحسابية محض حقيقة تشرح الواقع باقرب صورة ممكنة .
ولهذا الان يحاول العلماء قياس التفاعل او التاثير لجسيمة المادة السوداء مع نواة الذرة او من خلال مراقبة الاشعاعات الجامية GAMARADIATION التي هي تعتبر نادرة بمراقبتها في الكون لكنها ايضا تساعد على فهم كيفية تفاعل جسيمات المادة السوداء وكيفية تحطيم ذاتها بذاتها.
وما زالت جائزة نوبل منتظرة الشخصية التي ستقوم بكشف هذه الحقيقة الغامضة والاسم سيخلد الى الابد لانه/ها اكتشف جسيمة خفية جديدة لم يكن احد يعلمها سابقا .
اشكركم للاطلاع واعتذر عن الاطالة
ولكم كل الحب والاحترام والتقدير
المراجع

المادة السوداء
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/darmat.html
عدسة الجاذبية
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/glens.html
النموذج القياسي
http://physics.info/standard/
الديناميكية المعدلة لنيوتن
http://web.mit.edu/redingtn/www/netadv/Xmond.html
تصادم مجرات الرصاصة ومراقبة المادة السوداء
http://chandra.harvard.edu/pr…/06_releases/press_082106.html
WIMPS الجسيمات الضخمة ذات تفاعل ضعيف & MACHOS اجسام ضخمة بهالة مدمجة
https://www.astro.umd.edu/~…/darkmatter/WIMPexperiments.html
http://www.astro.caltech.edu/~geo…/ay20/eaa-wimps-machos.pdf
نظرية التناظر الفائق
http://web.mit.edu/redingtn/www/netadv/Xsusy.html
اشعاعات جاما
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ems3.html
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/h…/nuclear/radact2.html
نظرية الحقول الكمية مع الدروس كاملتا تستطيعون تنزيلها وتحميلها
http://ocw.mit.edu/…/8-323-relativistic-quantum-field-theo…/
http://ocw.mit.edu/…/18-238-geometry-and-quantum-field-the…/
http://ocw.mit.edu/…/8-324-relativistic-quantum-field-theo…/
http://ocw.mit.edu/…/8-325-relativistic-quantum-field-theo…/
http://ocw.mit.edu/…/8-325-relativistic-quantum-field-theo…/
واتمنى لم انسى اي مرجع وان حصل ذلك فارجو التذكير وساكون ممنونا لتزويدكم به .

---

---

---

التعليق والتصويت على الموضوع في الموقع الرئيسي

---

.. قوات الأمن الأمريكية تمنع وسائل الإعلام من تغطية اعتصام معهد


.. الجزيرة ترصد تزايد أعداد السفن المنتظرة في المياه الإقليمية




.. واشنطن تستعمل التكنولوجيا لكسب تأييد جزر المحيط الهادي


.. ??طلاب من معهد العلوم السياسية في باريس ينددون بالحرب الإسرا




.. علاء الشربينى الا?كل نفس وا?بويا كينج الطبخ في ا?ي مكان