هل هناك فرق بين المادة المضادة ، المادة المظلمة ، الطاقة المظلمة ، والمسألة المنحلّة؟

نعم هنالك فرق . على الرغم من أن الأسماء تبدو غامضة وتكاد تكون خيالية ، إلا أن أنواع المادة التي تسمى المادة المضادة ، المادة المظلمة ، الطاقة المظلمة ، والمسالة المنحلة كلها مختلفة ، كيانات محددة موجودة حقاً في كوننا.

مضاد المادة هو مجرد مادة عادية مع انعكاس بعض الخصائص ، مثل الشحنة الكهربائية. على سبيل المثال ، النسخة المضادة من الإلكترون هي البوزيترون. كلاهما لهما نفس الكتلة ، ولكن لهما شحنة كهربائية معاكسة. إن المادة المضادة ليست غريبة بقدر ما يجعلها الخيال العلمي. بالنسبة للمبتدئين ، تحتوي المادة المضادة على كتلة منتظمة وتسارع استجابة للقوى مثلها مثل المادة العادية. أيضا ، ينجذب مضاد المادة إلى أشكال أخرى من المادة مثل المادة العادية. لكل جسيم موجود ، هناك نظير مضاد (بعض الجسيمات مثل الفوتونات هي جسيماتها المضادة). إن ما يجعل المادة المضادة فريدة من نوعها هي أنه عندما تتلامس المادة المضادة مع نظيرتها من المادة العادية ، فإنها تدمر بعضها البعض وتتحول كل كتلتها إلى طاقة. وقد لوحظ هذا التفريق المتبادل بين المادة المضادة ومرات عديدة وهو مبدأ راسخ. في الواقع ، تستخدم فحوصات PET الطبية بشكل روتيني أحداث الفناء من أجل تكوين صور للمرضى. ولذلك ، فإن المادة المضادة تختلف فقط عن المادة العادية في أنها تقضي على المواد العادية. على سبيل المثال ، البروتون والبوزيترون متشابهان إلى حد ما. كلاهما لديه كتلة منتظمة. كلاهما له شحنة كهربائية إيجابية من نفس القوة. كلاهما لديه دوران كمي من النصف. ولكن عندما يلتقي البروتون بالإلكترون ، فإنه يشكل ذرة هيدروجين مستقرة. عندما يلتقي البوزيترون بالإلكترون ، يدمرون بعضهم البعض. الاختلاف الرئيسي هو أن البوزيترون هو المادة المضادة وأن البروتون ليس كذلك.

إن المادة المضادة نادرة جدا في كوننا مقارنة بالمادة العادية ، ولكن هناك كميات صغيرة من المادة المضادة في كل مكان في العالم الطبيعي ، بما في ذلك داخل جسمك. يتم إنشاء مضاد المادة بواسطة العديد من أنواع الاضمحلال الإشعاعي ، مثل انحلال البوتاسيوم -40. عندما تأكل موزة ، فأنت تأكل كميات ضئيلة من الذرات المنتجة للمواد المضادة. المبلغ صغير جدًا ، ولا يؤثر حقًا على صحتك. ولكن لا يزال هناك. لماذا لا يتراكم المادة المضادة في جسمك؟ المفتاح هو أن كوننا مصنوع في الغالب من مادة عادية ، لذا لا يمكن للمادة المضادة أن تستمر لفترة طويلة. بعد وقت قصير من إنشاء مضاد المادة ، يتصادم مع المادة العادية ويتلف مرة أخرى. وينتج مضاد المادة أيضًا بواسطة البرق والأشعة الكونية. إنه مفهوم جيد من قبل الفيزيائيين ، ويتنبأ به نظريات فيزياء الجسيمات القياسية.

المادة المظلمة هي المادة التي لا تتفاعل مع الكهرومغناطيسية ، وبالتالي لا يمكن رؤيتها باستخدام الضوء. في نفس الوقت ، تتفاعل المادة المظلمة تثقافيًا ويمكن بالتالي “رؤيتها” من خلال تأثيرها التثاقلي على مادة أخرى. إنه شائع في جميع أنحاء الكون ويساعد في تشكيل المجرات. في الواقع ، وضعت التقديرات الأخيرة المادة المظلمة أكثر شيوعًا بخمس مرات من المادة العادية في عالمنا. ولكن لأن المادة المظلمة لا تتفاعل بالكهرومغناطيسية ، لا يمكننا لمسها ، أو رؤيتها ، أو التلاعب بها باستخدام الوسائل التقليدية. يمكنك ، من حيث المبدأ ، التلاعب بالمواد المظلمة باستخدام قوى الجاذبية. تكمن المشكلة في أن قوة الجاذبية ضعيفة للغاية بحيث تحتاج إلى كتل بحجم كوكب لكي تتلاعب بالجاذبية البشرية. لا يزال هناك الكثير من المجهول حول المادة المظلمة حيث أنه من الصعب اكتشافها والتلاعب بها. لا يتم التنبؤ بالمادة المظلمة أو تفسيرها بواسطة نظريات فيزياء الجسيمات القياسية ، ولكنها جزء هام من نموذج Big Bang.

الطاقة المظلمة هي طاقة على النطاق العالمي الذي يفرز المجرات ويؤدي إلى توسع الكون بمعدل متزايد. مثل المادة المظلمة ، فإن الطاقة المظلمة غير مفهومة بشكل جيد ولا يمكن اكتشافها بشكل مباشر باستخدام الوسائل التقليدية. توضح عدة خطوط من الأدلة أن عالمنا يتوسع. ليس هذا فحسب ، بل يتوسع كوننا بمعدل متزايد. الطاقة المظلمة هي اسم الآلية الضعيفة الفهم التي تقود هذا التوسع المتسارع. في حين تميل المادة المظلمة إلى جمع المادة معًا ، تميل الطاقة المظلمة إلى دفع المادة إلى بعض. الطاقة المظلمة ضعيفة وتعمل في الغالب فقط على مقياس بين المجرات حيث الجاذبية الجاذبة للمواد المظلمة والمادة العادية لا تكاد تذكر. من المعتقد أن الطاقة المظلمة تنتشر بشكل رقيق ولكن بالتساوي في جميع أنحاء الكون. كما أن الطاقة المظلمة لا يتم التنبؤ بها أو تفسيرها بواسطة نظريات فيزياء الجسيمات القياسية ولكنها مدرجة في الإصدارات الحديثة من نموذج Big Bang. قد يكون للطاقة المظلمة علاقة مع طاقة الفراغ التي تتنبأ بها فيزياء الجسيمات ، لكن الاتصال غير واضح في الوقت الحالي.

المادة المنحلة هي المادة المنتظمة التي تم ضغطها حتى تنهار الذرات وتغلق الجسيمات في كتلة عملاقة. المادة المنحلة تعمل إلى حد ما مثل الغاز في أن الجسيمات غير مرتبطة ببعضها البعض ، وتشبه إلى حد ما مادة صلبة في أن الجسيمات معبأة بشكل وثيق لدرجة أنها لا تستطيع تحريك الكثير. يتكون النجم القزم الأبيض في الغالب من إلكترونات مضغوطة في حالة من المادة المنحلة. يتكون النجم النيوتروني في الغالب من نيوترونات متحللة. قد يؤدي المزيد من الضغط على نجم نيوتروني إلى تحويله إلى نجم كوارك ، وهو نجم يتكون من كواركات في حالة تآكل. لكن لا يعرف الكثير عن الكواركات لتحديد ما إذا كانت النجوم الكوارك موجودة بالفعل أم أنها ممكنة. يتم تلخيص هذه المفاهيم في القائمة أدناه.

المادة العادية

أمثلة: إلكترون ، بروتون ، نيوترون
الدور الرئيسي: تشكيل الذرات والجزيئات والأشياء والكواكب ، إلخ.
تعكس الضوء ؟: نعم
المادة المضادة

أمثلة: البوزيترون ، والبروتين المضاد
الدور الرئيسي: يبيد المادة العادية
تعكس الضوء ؟: نعم
المادة المظلمة

أمثلة: غير معروف
الدور الرئيسي: يضيف الكتلة إلى المجرات
تعكس الضوء ؟: لا
الطاقة المظلمة

أمثلة: غير معروف
الدور الرئيسي: يدفع التوسع الكوني
تعكس الضوء ؟: لا
تنحل المسألة

أمثلة: نجم نيوتروني
الدور الرئيسي: أشكال النجوم الكثيفة
تعكس الضوء ؟: نعم