در جستجوی ذرات مجهول

اختر فیزیك‌دانان و فیزیكدانان ذرات بنیادی گویی به یك اندازه در جستجوی ماده نایافته ناكام مانده‌اند. گروه اول دلیل خوبی در دست دارد كه وجود ماده را در جایی فرض كند كه نمی‌تواند آن را بیابد؛ و گروه دوم در توصیف خود نیاز به ذراتی دارد كه هنوز پیدا نشده است. تصور این مطلب كه ممكن است هر دو گروه به دنبال یك چیز باشند به قدر كافی برانگیزنده بوده است، اما جالب‌تر اینكه، شاید بتوان با استفاده از فیزیك ماده چگال – در حد و مرز جدیدش – استفاده كرد و این ماده گریز پا را به آسانی پیدا كرد. مدت‌هاست كه ماده تیره، در انواع مختلف‌اش برای اختر فیزیك‌دانان و كیهان‌شناسان معمایی شده است وجود آن هنوز متكی بر قراین است: (الف) حركت مداری بی‌هنجار ستاره‌ها در كهكشان‌ها . و (ب) در مقیاس بزرگتر، تعلق خاطر نظریه‌دان‌ها به اینكه چگالی متوسط جهان قابل مشاهده باید در حدود یك صد برابر مقداری باشد كه تاكنون از راه نور و تابش‌های دیگر تشخیص داده شده است. از دو نامزد اصلی یعنی نوترینوهای سبك نسبیتی (داغ) و ذرات سنگین‌تر (سرد) ظاهراً دومی بهتر با شرایط و قیود سازگار است.
فیزیك انرژی‌های زیاد دشواری‌های خود را دارد. مدل استاندارد – كه تركیبی است از كرمودینامیك كوانتومی (QCD) با توصیف كوارك – گلوئونی بر هم‌كنش‌های قوی، و نظریه پیمانه‌ای بر هم‌كنش‌های الكترومغناطیسی و ضعیف – پیش بینی‌های موفقیت آمیز زیادی كرده و هنوز با مشاهده نقض نشده است، اما مدل استاندارد حدود 20 پارامتر آزاد دارد و مستلزم وجود ذرات جدید است كه هنوز آشكار نشده‌اند. منشاء یكی از این ذرات چیزی است كه می‌شود آن را یك گرفتاری جزئی برای QCD به حساب آورد. در نظریه اصلاح نشده، گشتاور دو قطبی الكتریكی نوترون خیلی بزرگتر از حد بالای بسیار كوچكی است كه مشاهده می‌شود. برای رفع این اشكال، تقارن پنهان جدیدی بر نظریه اعمال می‌شود كه با شكستن آن در انرژی مناسب، ذره جرم داری موسوم به آكسیون حاصل می‌شود.
این كار ظاهراً من در آوردی است و از نظر زیبایی شناختی هم چنگی به دل نمی‌زند. اما توفیق QCD در توضیح مسائل دیگر این قبیل كمبودها را تحت الشعاع قرار می‌دهد. نظریه‌های ابر تقارنی از پشتوانه تجربی كمتری برخوردارند ولی، دست كم در نظر هوادارانشان، به همین اندازه جذابند (گرچه، به قول جان الیس نظریه‌دان، مورچه‌خوار هم معتقد است كه بچه‌هایش قشنگ‌اند).