فیزیکدانان نظری فرضیه جدیدی مطرح کرده اند که هدف آن، برقراری ارتباط میان فیزیک اشیای مرئی و نیروهای پنهان جهان است: اگر درگاهی وجود داشته باشد که روی فاصله میان مدل استاندارد ماده تاریک و انرژی تاریک پل بزند، چه می شود؟

گویا آی تی – ایده اصلی این فرضیه آن است که، دلیل آنکه در شناخت چیزهایی مانند ماده تاریک و انرژی تاریک بسیار به زحمت افتاده ایم، آن نیست که آنها وجود ندارند؛ بلکه دلیلش آن است که نسبت به درگاهی که می تواند محل تعامل و برهمکنش ذرات معمولی و این ذرات “تاریک” باشد، بی اعتنا بوده ایم. وجود این درگاه را می توان به صورت تجربی آزمایش کرد.
ایده وجود چنین درگاه هایی در جهان، در نگاه اول بسیار عجیب به نظر می رسد.، اما یک لحظه توجه کنید: ما از درگاههایی در ابعاد کوانتومی صحبت می کنیم؛ یعنی در مقیاس بسیار بسیار کوچک. نه درگاهی که بتوان یک فضاپیما را از آن رد کرد.

و این اولین باری نیست که این نوع از درگاهها در جهان فیزیک نظری بررسی و کشف شده است.
یک شکاف بزرگ در جهان فیزیک وجود دارد که بین آنچه می توانیم “فیزیک قابل مشاهده” بنامیم و آنچه “فیزیک تاریک” می دانیم، به وجود امده است. به همین دلیل می توان وجود مفهومی مثل درگاه را در نظر گرفت. فیزیک قابل مشاهده، به چیزهایی مربوط می شود که می توانیم اندازه بگیریم و مستقیما شناسایی نماییم؛ مانند امواج الکترومغناطیسی و فوتون ها. اما فیزیک تاریک، از چیزهایی تشکیل شده که می توانیم آثار آنها را احساس کنیم، اما نمی توانیم با آنها تعامل داشته باشیم؛ مثل ماده تاریک و انرژی تاریک. درگاه ها، نشان دهنده تلاش ما برای توضیح شیوه تعامل این دو جهان ظاهرا مجزا می باشد. همین تعاملات هستند که جهان ما را شکل داده اند.

قسمت قابل مشاهده فیزیک، بر محور ۱۷ نوع ذره می گردد که مدل استاندارد را تشکیل می دهند؛ از جمله این ذرات می توان به الکترون ها، فوتون ها، و بوزون هیگز اشاره کرد.
اما متاسفانه، مدل استاندارد نمی تواند همه آنچه که شاهد وقوعش در جهان هستیم را توضیح دهد. مهم تر از همه آنکه، این مدل نمی تواند گرانش یا نرخ انبساط جهان را توضیح دهد.
این مسئله باعث شد دانشمندان نیروهای فرضی ماده تاریک و انرژی تاریک را معرفی کنند. پیش بینی می شود این نیروها ۹۵ درصد از جهان را تشکیل داده باشند.
تحقیقات مختلف نشان داده اند که ممکن است ذرات پنهان و تاریکی وجود داشته باشند که ماده تاریک و انرژی تاریک را تشکیل دهند، اما ابزارهای ما نمی توانند آنها را آشکار کنند. اما آزمایش هایی مانند برخورد دهنده بزرگ هادرون، روی آن کار می کنند. در این آزمایش ها، ذرات منظم با سرعت فوق العاده بالا با هم برخورد می کنند، به امید آنکه در خرابه های باقی مانده از آنها، چیزی به دست آید که نمایند بخش تاریک فیزیک باشد.

اما تاکنون، جهان فیزیک تاریک موفق شده خودش را از ما پنهان نگه دارد. و همین امر یک شکاف بزرگ ایجاد که محققان بسیار مشتاق اند آن را پر کنند و در نهایت درک ما از جهان را تکمیل نمایند.
در حال حاضر یک راه حل احتمالی پیشنهاد شده است. طبق نتایج یک تحقیق جدید که توسط محققان موسسه علوم پایه کره جنوبی انجام شده، با یک درگاه جدید، که “درگاه axion تاریک” نامیده می شود می توان روی این فاصله پل زد.
درگاههای میان جهان تاریک و جهان قابل مشاهده فیزیک، همان چیزی هستند که فیزیکدانان نظری به دنبالش می گردند. اما تا کنون، فقط دو نوع درگاه معرفی شده است: درگاههای برداری و درگاههای axion

این درگاه ها بر اساس دو ذره فرضی بخش تاریک که محققان وجود آنها را پیش بینی کرده اند، طراحی شده اند: axion و فوتون تاریک
Axion، ذره بسیار سبکی است که برای حل برخی از مسائل نظری با مدل استاندارد پیشنهاد شده است. فوتون تاریک، مانند فوتون قابل مشاهده ای است که تاریک شده باشد. در علم فیزیک، فوتون را ذره تشکیل دهنده نور مرئی می دانند.
فوتون های تاریک به جای آنکه مثل فوتون های معمول، با بار الکترومغناطیسی برهمکنش داشته باشند، با چیزی به نام بار تاریک هم جفت می شوند. این جفت شدگی توسط ذرات دیگر بخش تاریک انجام می گیرد.
در گذشته، درگاههای axion و برداری برای یافتن شواهد دال بر وجود این دو ذره مورد استفاده قرار می گرفتند، اما در تحقیق جدید نشان داده شده که درگاه axion تاریک، همان قطعه گم شده ی پازل ماست.
ایده اصلی پیشنهاد این درگاه جدید، آن است که یک نوع کوارک سنگین در مدل استاندارد وجود دارد که یک بار تاریک را نیز حمل می کند. این بارها می توانند با فوتون های تاریک برهمکنش داشته باشند.

به گفته تیم تحقیقاتی مذکور، Axionها، فوتون ها و فوتوهای تاریک، همگی می توانند با این کوارک سنگین برهمکنش داشته باشند.
به گفته سرپرست این تیم تحقیقاتی، لی های سانگ، “درگاه axion تاریک، اولین ارتباط بامعنا را میان دو جهان فیزیکی برقرار کرده است. این دو جهان، قبلا به صورت جداگانه مطالعه می شدند”.
“به این ترتیب می توانیم داده هایی که قبلا به دست آمده را مجددا تفسیر کنیم و در جستجوی خود برای پیدا کردن فوتون تاریک و axion ها به موفقیت برسیم”.
این تیم تحقیقاتی تاکنون فقط ایده وجود این درگاه را مطرح کرده و به نحوه عملکرد آن اشاره کرده بود، اما این روزها آزمایش های جدیدی را پیشنهاد می دهند که می توان در آنها با استفاده از این درگاه، یک بار برای همیشه ثابت کرد که آیا axionها و فوتونهای تاریک واقعا وجود دارند یا خیر.
این ایده بسیار جسورانه است، و ما تا زمانی که آزمایش های بیشتری انجام ندهیم، هیچ نشانه ای از صحت یا عدم صحت آن به دست نخواهیم آورد.
حتی زمانی که راهی برای شناسایی بخش تاریک فیزیک پیدا کنیم، فقط نیمی از تصویر جهان را دیده ایم؛ به همین دلیل دانشمندان باید آنقدر روی این ایده کار کنند تا پازل تصویر جهان کامل شود.