ماده تاریک شاید از جایی فراتر از افق کیهانی یا حتی جهانی آینه‌ای آمده باشد

از آنجا که توضیحات متعارف تاکنون نتوانسته‌اند پاسخ روشنی برای ماده تاریک ارائه دهند، یک دانشمند به سراغ ایده‌های نامتعارف رفته است. استفانو پروفونو، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا سانتاکروز، در مجموعه‌ای از دو مقاله، دو منشأ عجیب اما نه غیرممکن را برای این عنصر مرموز عامل آثار گرانشی اضافی مشاهده‌شده در جهان، پیشنهاد کرده است.

به گزارش زومیت، پروفومو در نخستین مقاله که ماه مه ۲۰۲۵ منتشر شد، پیشنهاد می‌کند که ماده تاریک ممکن است در یک «آینه» از جهان ما متولد شده باشد؛ جایی که ماده از نسخه‌های تاریک ذرات مشابه پروتون‌ها و نوترون‌های ما ساخته شده است.

پروفومو در مقاله دیگر که اوایل ژوئیه منتشر شد، پیشنهاد می‌دهد که ذرات ماده تاریک ممکن است در مرز افق کیهانی (لبه جهان مشاهده‌شده) در جریان انبساط سریع پس از بیگ‌بنگ شکل گرفته باشند. او می‌گوید: «هر دو سازوکار هدف گمانه‌زنی‌های بسیار بوده‌اند، اما سناریوهایی مستقل و قابل‌محاسبه ارائه می‌دهند که به مدل‌های متعارف ذرات ماده تاریک متکی نیستند؛ مدل‌هایی که هرچه بیشتر تحت فشار نتایج تجربی صفر قرار گرفته‌اند.»

ماده تاریک یکی از گیج‌کننده‌ترین معماهای کیهان است. این ماده نه تابش منتشر می‌کند و نه جلوی آن را می‌گیرد، به همین دلیل هیچ راهی برای شناسایی مستقیمش نداریم. با وجود سرنخ‌های اندک، نمی‌دانیم دقیقاً چیست؛ تنها می‌دانیم این ماده وجود دارد، زیرا حتی با درنظر گرفتن تمام کهکشان‌ها، ستاره‌ها و تمام ابرهای غباری ساکت و تاریک میان آن‌ها، آثار گرانشی سراسر جهان به شکل عجیبی بسیار قوی‌تر از آن چیزی است که باید باشد.

ماده‌ تاریک نامی موقتی برای هر چیزی است که مسئول گرانش اضافی جهان است. برای توضیح آن، طیفی از گزینه‌های نظری شامل توده‌هایی در ابعاد سیاره تا ذرات گذرا وجود دارد. بااین‌حال، با وجود جستجوهای گسترده و دقیق، هیچ‌یک از این گزینه‌ها تاکنون تأیید نشده‌اند.

پروفومو برای بررسی‌های تازه خود درباره نامزدهای جایگزین ماده تاریک، به حوزه‌های دیگری از فیزیک روی آورد. او در نخستین ایده به کرومودینامیک کوانتومی پرداخت؛ نظریه‌ای که نیروی هسته‌ای قوی عامل پیوند کوارک‌ها، گلوئون‌ها در ذراتی مانند پروتون‌ها و نوترون‌ها را توضیح می‌دهد. طبق این نظریه، نوعی «جهان آینه‌ای» در دل جهان ما وجود دارد که در آن، نیروی قوی با نوع دیگری جایگزین شده است که ذرات بنیادی پنهان از مدل استاندارد ما را به هم پیوند می‌دهد.

پروفومو در مقاله خود توضیح می‌دهد که تحت شرایط خاصی در اوایل جهان، غلظت این ذرات پنهان می‌توانست آن‌قدر زیاد شود که سیاه‌چاله‌های ماده تاریک شکل بگیرند؛ اجرامی که تنها از طریق گرانش با جهان قابل مشاهده ما تعامل می‌کنند.

پروفومو برای مقاله دوم به نظریه میدان کوانتومی در افق کیهانی متوسل می‌شود؛ چیزی شبیه نسخه‌ای در مقیاس کیهانی از افق رویداد سیاه‌چاله، یعنی همان «لبه» جهان قابل مشاهده که هرگز قادر به مشاهده فراتر از آن نخواهیم بود.

براساس نظریه کیهان‌شناسی کنونی، جهان پس از بیگ‌بنگ وارد دوره‌ای از انبساط شتاب‌دار شد. در این زمان، نوسانات کوانتومی در افق کیهانی می‌توانسته‌اند به‌طور خودبه‌خودی ذرات ماده تاریک را با دامنه‌ای از جرم‌ها ایجاد کنند.

هر دو توضیح تازه و غیرمتعارف‌اند، اما پایه‌ای محکم در نظریه‌های فعلی دارند و باید با آزمایش‌های آینده قابل بررسی باشند. هنوز به کار بیشتری برای پالایش این مدل‌های تازه نیاز است، اما پروفومو می‌گوید این ایده‌ها امکان‌های جدیدی را برای کاوش و درک ماده تاریکی که سراسر جهان را فراگرفته، باز می‌کنند.

هر دو پژوهش در مجله Physical Review D منتشر شده‌اند.