یکی از بزرگترین مسائل حل نشده در اخترفیزیک این است که با توجه به میزان مقدار ماده باریونی موجود در جهان، کهکشانها و خوشه های کهکشانی سریعتر از آنچه انتظار می رود می چرخند. رخ دادن چرخشهای سریعتر مستلزم آن است که جرم ناحیه مرکزی بیشتر از جرم ستاره ها، گرد و غبار و سایر اجسام باریونی درون آن باشد و این موضوع باعث شده دانشمندان به این فکر کنند که احتمالا هر کهکشان داخل یک حلقه از ماده تاریک که از ذرات غیرباریونی تشکیل شده قرار گرفته است.

دراگان اسلاوکو هاجداکویک (Dragan Slavkov Hajdukovic) که در سرن مشغول به کار است یکی از کسانی است که به مفهوم ماده تاریک مشکوک است. او اعتقاد دارد احتمالا مفهوم ماده تاریک فقط توهمی است که به خاطر قطبیدگی گرانشی خلا کوانتومی به وجود آمده است.

او می‌گوید: "اصلی ترین پیامی که می توان از مقاله من دریافت کرد این است که احتمالا ماده تاریک وجود ندارد و این پدیده که به عنوان ماده تاریک تا به حال در نظر گرفته می شده را احتمالا می توان به کمک قطبیدگی گرانشی خلا کوانتومی توجیه کرد. آزمایش ها و مشاهدات  آینده این موضوع را روشن می کنند که آیا نتایجی که من به دست آوردم فقط عددهای تصادفی هستند یا اینکه آغاز یک انقلاب در دانش امروز خواهند بود."

 مقاله هاجدوکویک در مورد جایگزین ماده تاریک، تلاشی است برای فهمیدن پدیده های کیهانشناسی بدون وارد کردن شکل های ناشناخته از ماده و انرژی و یا مکانیزم های ناشناخته‌ی تورم (inflation) و تقارن بین ماده و پادماده.

 همانطور که هاجدوکویک می گوید "دو مکتب در مورد پدیده چرخش سریع کهکشانها وجود دارد. مکتب اول وجود ماده تاریک را فرض میکند در حالی که در مکتب دوم افراد اعتقاد دارند که باید شکل کنونی قانون گرانش تغییر کند. اما من راه سومی را برای توجیه این موضوع پیشنهاد می کنم، توجیهی که نیازی به وجود ماده تاریک یا تغییر قانون گرانش ندارد. "

در فرضیه‌ی او ماده و پادماده دارای بار گرانشی مخالف هم هستند و مواد با بار گرانشی مخالف دافع هم هستند (مواد همدیگر را جذب می کنند و  پادمواد هم جاذب خودشان هستند) .در حال حاضر این قضیه که ماده و پادماده از لحاظ گرانشی دافع هم هستند هنوز به اثبات نرسیده است اگرچه آزمایش های معدودی (شناخته شده ترین شان AEGIS در سرن است) در حال بررسی این فرضیه هستند.

"عقیده قالب در فیزیک امروز این است که تنها یک نوع بار گرانشی (که به عنوان جرم اینرسی شناخته می شود) وجود دارد در حالی که اگر شباهت های احتمالی را با برهم کنش های الکترومغناطیسی در نظر بگیریم می توان فرض کرد که دو نوع بار گرانشی وجود داشته باشد: بار مثبت گرانشی برای ماده و بار منفی گرانشی برای پاد ماده. اگر ماده و پادماده از لحاظ گرانشی دافع باشند آنگاه این می تواند به این معنا باشد که جفتهای ذره و پادذره که برای مدت زمان محدودی در خلا کوانتومی وجود دارند  همان "دو قطبی های گرانشی" هستند. هر جفت در حقیقت یک سیستمی است که در آن ذره مجازی بار مثبت گرانشی و پادذره مجازی  بار گرانشی منفی دارد و خلا کوانتومی شامل دوقطبی های گرانشی مجازی است که مانند مایعات قطبی در می آید.

جهان ما از دو بخش بر هم کنشی تشکیل شده است. اولین بخش همان مواد معمولی هستند (این قضیه را بدون در نظر گرفتن ماده تاریک و انرژی تاریک بررسی می کنیم) و بخش دوم همان خلا کوانتومی است که به نوعی دریایی از دوقطبی‌های مجازی مختلف و در میان آنها دو قطبی های گرانشی می باشد."

او در ادامه توضیحاتش می گوید که دو قطبی های گرانشی مجازی در داخل خلا کوانتومی می تواند توسط مواد باریونی موجود در ستاره های سنگین و کهکشانهای سنگین اطراف قطبیده شوند. وقتی دوقطبی های مجازی هم جهت می شوند یک میدان گرانشی اضافی تولید می کنند که می تواند با میدان گرانشی ناشی از ستارگان و کهکشان ها جمع شود. چنین خلا کوانتومی  قطبیده‌ی گرانشی میتواند مانند  ماده تاریک یا قانون گرانش اصلاح شده چرخش های پر سرعت کهکشانی را توجیه کند.

همانطور که هاجدوکویک توضیح می دهد، پدیده قوی تر شدن میدان گرانشی را می توان با مشابهت با اتفاقی که در میدان های الکتریکی می افتد درک کرد. وقتی دی الکتریکی که به صفحات موازی خازنی وصل شود باعث کاهش میدان الکتریکی بین صفحات می شود. این کاهش به دلیل جاذبه بین بارهای مخالف به وجود می آید. اما اگر بار های مخالف دافع همدیگر باشند (مثل اتفاقی که در بارهای گرانشی می افتد)  آنگاه میدان الکتریکی افزایش خواهد یافت و از آنجایی که بارهای مخالف در خلا کوانتومی دافع هستند اندازه میدان گرانشی افزایش می یابد.

نکته مهم در کار هاجدوکویک این است که او داستان پردازی نمیکند. او در مقاله اش محاسباتی را ارائه داده است که می توان به کمک آنها تاثیرات قطبیدگی گرانشی را در فواصل مختلف از مرکز یک کهکشان را بدست آورد و نتایج حاصل از آن با مشاهدات به خوبی توافق دارند. در ضمن او به کمک مفهوم دافعه گرانشی بین ماده و پادماده معادله مشهور تولی-فیشر (Tully-Fisher) را به دست آورده است.

تولی – فیشر رابطه ای تجربی است که بر اساس مشاهدات زیاد از کهکشان ها و خوشه های کهکشانی به دست آمده و نکته جالب در این است که این رابطه هنوز به کمک ماده تاریک قابل توجیه نیست.

به عقیده هاجدوکویک هنوز باید روی این فرضیه  کارهای زیادی انجام شود تا بتوان ادعا کرد این فرضیه درست است. به عبارتی تنها چیزی که با ماده تاریک توجیه می شود چرخش منحنی های گرانشی کهکشانها نیست بلکه مشاهداتی مثل تابش زمینه کیهانی  ابر عدسی های گرانشی ابرنواختر و خیلی داده های دیگر با در نظر گرفتن وجود ماده تاریک بهتر توجیه می شوند تا بدون در نظر گرفتن آنها. در نهایت امروزه خیلی از دانشمندان در حال بررسی و تحقیق بر ماده تاریک و گزینه های جایگزین برای آن هستند و هاجدوکویک امیدوار است که به کمک این فرضیه بتوان جواب هایی برای این موضوعات پیدا کرد.

اطلاعات بیشتر در:

: Dragan Slavkov Hajdukovic. “Is dark matter an illusion created by the gravitational polarization of the quantum vacuum?” Astrophys Space Sci (2011) 334:215-218. DOI:10.1007/s10509-011-0744-4

برگرفته از:

 انجمن فیزیک ایران