شبیه‌سازی نظریه مؤثر ماده تاریک فازی

طبق نظریه استاندارد کیهان شناسی مدرن، حدود 96 درصد از میزان ماده-انرژی موجود در کیهان را دو پدیده ناشناخته به نام ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل می‌دهند. ماهیت این دو کاملاً ناشناخته است و تاکنون در آزمایشگاه اثری از ماده تاریک دیده نشده است. (با توجه به مقیاس اثرگذاری آن انتظار مشاهده اثرات انرژی تاریک در آزمایشگاه وجود ندارد). آن‌ها از جهت آنکه از طریق امواج الکترومغناطیس قابل مشاهده نیستند تاریک نامیده شده‌اند اما اثرات غیرمستقیم گرانشی آن‌ها قابل مشاهده است. یکی از مهم‌ترین مواردی که اثرات آن‌ها قابل‌ردیابی است پدیده تشکیل ساختارهای کیهانی است. ماده تاریک، برخلاف انرژی تاریک دارای جاذبه گرانشی است و نه دافعه،‌ و توانایی تشکیل ساختارهایی به نام هاله‌های کیهانی (که معمولاً کهکشان‌ها را در دل خود جای می‌دهند) را دارد. از این جهت، مطالعه آمار تشکیل ساختارهای کیهانی در تعیین ماهیت آن بسیار حائز اهمیت است. از آنجایی که تعداد ذرات دخیل در پدیده‌های کیهان بی‌شمار است، مطالعه دقیق آن از طریق محاسبات تحلیلی مقدور نیست و احتیاج به انجام شبیه‌سازهای کامپیوتری است. از مقایسه نتیجه این شبیه‌سازی‌ها، که بر مبنای مدل‌های مختلف ماده تاریک انجام می‌شوند، با مشاهدات رصدی می‌توان به کشف ماهیت این ماده مرموز نزدیک شد. یکی از محبوب‌ترین کاندیداهایی که احتمالاً می‌تواند نقش ماده تاریک را در کیهان ایفا کند، نوعی ماده بسیار کم جرم است که در مقیاس‌های کیهانی می‌تواند اثرات کوانتومی، مانند طرح‌های تداخلی، از خود نشان دهد. این مدل را ماده تاریک فازی می‌نامند. در شبیه‌سازی این پروژه که توسط آقای دکتر علی‌اکبر ابوالحسنی و حامد منوچهری کوشا در حال انجام است، قصد بر این است که اثر ماده تاریک را بر روی پارامترهای نظریه مؤثر تشکیل ساختارها با ماده تاریک استاندارد، مقایسه‌ گردد. (این نظریه عهده‌دار توصیف تقریبی خصوصیت‌های آماری کیهان در مقیاس‌های بسیار بزرگ است). در این راستا، با استفاده از امکانات موجود در مرکز پردازش سریع دانشگاه صنعتی شریف، شبیه‌سازی‌های کیهانی در مقیاس‌های بسیار بزرگ 50 و 250 مگاپارسکی انجام شده است. هر مگاپارسک تقریباً برابر با سه میلیون سال نوری است. در چنین حجمی میلیون‌ها کهکشان جای می‌گیرند و در شبیه‌سازی صورت گرفته قریب به یک میلیون هاله کیهانی تشکیل شده و شبیه‌سازی ماده تاریک استاندارد تیم از نظر بزرگی مقیاس، احتمالاً بزرگ‌ترین شبیه‌سازی کیهانی انجام شده در ایران است، و شبیه‌سازی ماده تاریک فازی احتمالاً بزرگ‌ترین در دنیا. در ادامه عکسی از خروجی‌های شبیه‌سازی‌ها ارائه می‌شود.