فیزیک پلاسما دریچه ای برای شناخت بهتر ماده تاریک.

زمان لازم برای مطالعه: ۲ دقیقه

همه میدونیم با وجود اینکه  مادهٔ تاریک در دینامیک کهکشانها، تحول کیهان و ساختارهای بزرگ مقیاس عالم نقش اساسی ایفا میکنه،‌ یک ماده‌ٔ ناشناخته هست و ما اون رو بواسطهٔ اثرات گرانشی روی ماده باریونی(معمولی) میشناسیم. به خاطر همین اختر فیزیکدانها برای مادهٔ تاریک مدلهای مختلفی ارایه میدند و تلاش میکنند بر اساس این مدلها اثراتی که قابل مشاهده هست رو شبیه‌سازی یا استنتاج کنند. بعد نتایج رو با رصدها مقایسه میکنند و مدل رو یا رد میکنند یا رد نمیکنند (دقت کنید که رد نکردن به معنی تایید کردن نیست).  
یکی از مدلهای انرژی تاریک مدلی هست که در اون ذرات انرژی تاریک میتونند مانند مواد باریونی با هم دیگه برهم کنشی شبیه به برهم کنش الکترومغناطیس داشته باشند. به این معنی که ذرات مادهٔ تاریک دارای بار منحصربفرد مثبت و منفی هستند به طوری که روی همدیگه توسط امواج الکترومغناطیس تاریک  (Dark EM) اثر میذارند. ذکر این نکته ضروری هست که ما نمیتونیم به صورت مستقیم برهمکنش بین ذرات مادهٔ تاریک رو ببینم.

اخیرا در یک مقاله که در PRD منتشر شده، یک روش هوشمندانه برای آزمودن این نوع مدل از انرژی تاریک ارائه شده و با استفاده از رصد، حد بالای دقیق تری برای ضریب برهمکنش الکترومغناطیس ذرات انرژی تاریک بدست اومده.

ضریب برهمکنش به نوعی نشون دهنده ی واحد بار ویا بهتره بگیم شدت برهمکنش هست. مثلا ضریب برهمکنش در الکترومغناطیس معمولی نماینده بار الکترون هست. اگه بار الکترون به عنوان واحد بار الکتریکی بیشتر بود شدت برهمکنش بیشتر میشد.  

نویسندگان مقاله به این موضوع توجه کردند که اگه قراره بین ذرات انرژی تاریک برهم کنش الکترومغناطیس تاریک وجود داشته باشه، شبیه به ماده‌ی معمولی، باید در بعضی موارد رفتاری شبیه به  پلاسما از خودش نشون بده. اونها برای دیدن چنین چیزی از نتایج حاصل از برخورد دوتا خوشه‌ی کهکشانی (Bullet Cluster) در فاصلهٔ ۳.۸ میلیارد سال نوری، استفاده کردند. در نتیجهٔ چنین برخوردی طبق محاسبات باید ناپایداری‌های پلاسمایی در حین برخورد ایجاد بشه و روی دینامیک کهکشانها اثر بزاره. مقدار این ناپایداری متناسب هست با میزان برهمکنش ذرات ماده‌ی تاریک و هرچقدر ناپایداری بیشتر باشه هالهٔ ماده تاریک خوشه های کهکشانی هنگام برخورد نسبت به هم کندتر حرکت میکنن. از اونجایی که مطابق با رصد، برخورد این خوشه‌ ها به گونه ای هست که انگار هاله‌ی ماده‌ی تاریک هر دوخوشه بدون تاثیر قابل ملاحظه‌ای از هم دیگه عبور میکنند، گویی بین ذرات ماده تاریک هیچ برهمکنش الکترومغناطیس قدرتمندی ایجاد نمیشه.
نویسندگان با در نظر گرفتن یک برهمکنش ضعیف و اثری که این برهمکنش میتونه روی دینامیک کهکشانها بزاره، نتیجه گرفتند که ضریب برهمکنش تاریک نمیتونه بیشتر از مقدار
4*10^(-25)
باشه.
البته نویسندگان خاطرنشان میکنند که ما میدان مغناطیسیِ تاریک زمینه در خوشه های کهکشانی برخورد کننده رو در نظر نگرفتیم، شاید باید در نظر بگیریم🙂.  این یافته بسیاری از نسخه‌های مدلهایی از این دست رو از گردونه خارج میکنه و ما رو به مسیر درست درک ماهیت مادهٔ تاریک هدایت میکنه.

پلاسما در فیزیک شکلی از ماده هست که شامل یونهای مثبت و منفی و میدان‌های الکتریکی و‌مغناطیسی میشه.

@Astroptint🔭🐾

لینک مقاله:
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.111.L071701
خبر:
https://physics.aps.org/articles/v18/s48

#نجوم #فیزیک_پلاسما #اخترفیزیک #کهکشان