المادة المظلمة والحمض النووى الوراثى
لأبحاث
الفيزياء تخصص يتضمن استخدام أدوات جديدة مأخوذة من التكنولوجيات الحديثة للبحث فى
موضوعات فيزيائية هامة فالبحث عن المادة المظلمة بواسطة تكنولوجيا البيولوجيا
الجزيئية التى تم تطويرها لتنفيذ مشروع الجينيوم البشرى ( الطاقم الوراثى البشرى )
فالكشف عن الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل باستخدام جزيئات الحمض النووى الوراثى ( DNA ) .د
معظم
الكون مادة مظلمة :
توصل
العلماء لإدراك أن المادة المظلمة الموجودة فى الكون المادة المكونة للمجرات
وأشباه النجوم
(
الكوازارات ) والنجوم والكواكب والذرات والكواركات فما هى إلا مادة بالغة الضآلة
تنتشر خلال المادة الحقيقية للكون ( مادة خفية غامضة المادة المظلمة ) تشكل أكثر
من ( 90 % ) من الكتلة الكلية للكون .
ولقد
رصد علماء الفلك قوسا غريبا من الضوء يظهر حول مجموعة من المجرات فالقوس نشأ عن
ضوء قادم من مجرة بعيدة وأنه انحنى فى شكل قوس بتأثير المجال التجاذبى لمجموعة
المجرات ومن شكل القوس تم حساب مقدار المادة التى يتعين وجودها فى كتلة مجموعة
المجرات لتحدث الانحناء فإجمالى مقدار المادة أكبر بكثير من المقدار المرئى
فاستنتج العلماء أن معظم المادة لا بد أن تكون مادة مظلمة خفية ويوجد هالات من
المادة المظلمة حول المجرات هى السبب فى دوران النجوم فى المناطق التالية من
المجرات بنفس سرعة دوران النجوم بالقرب من مركزها وأن هالة المادة المظلمة الحيطة
بمجرة ( الطريق اللبنى / اللبانة / التبانة ) تمتد لمسافة ( 5 ملايين ) سنة ضوئية
من مركزها فإن نصف قطر المادة المرئية فى المجرة ( الطريق اللبنى ) ( 50000 ) سنة
ضوئية .
مادة
غير عادية :
إن
المادة المظلمة مكونة من مادة عادية إما أن تصدر إشعاعات فى صورة ضوء كما تفعل
النجوم أو أن تعكس الإشعاعات كالكواكب أو يتم امتصاصها فى الغبار والتراب الكونى
فعن طريق استخدام التلسكوبات الفضائية والأرضية والأجهزة الحساسة لأشعة جاما
والأشعة تحت الحمراء وأشعة اكس لم يجدوا أى إشعاع على الطيف الكهرومغناطيسى فى
الهالات المظلمة الخفية فهى ليست مادة عادية فالمادة المظلمة لا تتكون من مادة
عادية فإن توزيعها لا بد أن يشبه لحد كبير توزيع الأجزاء المرئية من المجرة .
والنتيجة
المستخلصة أن معظم كتلة المجرات تأتى من مادة مظلمة غامضة وأن كتلة المادة المظلمة
موزعة بشكل أكثر عمومية من النجوم المرئية فى المجرات وإن مشكلة المادة المظلمة
تعد أحد مشاكل علم الفيزياء الحديث والمعاصر .
وإن
المادة المظلمة هى خيوط غير مرئية لتربط المجرات بعضها لبعض .
الجسيمات
الكتلية ضعيفة التفاعل :
يعتقد
علماء الفلك أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات ثقيلة نشأت وقت الانفجار الأعظم
( Big Bang ) عند خلق الكون ( الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل ) ( ويمبس )
والجسيمات تنبأت بها نظرية التماثل الفائق التى تقول إن كل قوى الكون (
الكهرومغناطيسية / الجاذبية / القوتى النوويتين الضعيفة والقوية ) كانت موحدة فى
اللحظات الأولى من خلق الكون فإن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل مستقرة وستبقى فى
الكون إلى ما شاء الله فى شكل بقايا للانفجار الأعظم ويصعب اكتشافها لضعف
تفاعلاتها المتبادلة مع المادة العادية وربما تكون هى التى تشكل المادة المظلمة فى
الكون .
فكيف
يمكن الكشف عن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل ؟
أوضح
الفيزيائيون أنه يمكن تزويد المختبرات المقامة تحت سطح الأرض بمختلف أنواع أجهزة
الكشف البالغة الدقة للتعرف على الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل وجدوا إذا تم
تبريد بلورة من مادة السيليكون النقى لدرجة حرارة منخفضة جدا تقترب من الصفر
المطلق ( - 15 / 273 ) درجة مئوية فإن اصطدام جسيم ذرى واحد من الجسيمات الكتلية
ضيفة التفاعل بنواة ذرة السيليكون قد ترفع حرارة البلورة لقيمة يمكن قياسها وما
زال الفيزيائيون يقومون ببناء أجهزة كشف عن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل للتحقق
من مدى صحة أنها تكون المادة المظلمة الغامضة فى الكون .
الحمض
النووى الوراثى والمادة المظلمة :
لقد
توصل بعض العلماء لحل مبتكر لهذه المشكلة يعتمد على ويستفيد من خصائص جزيئات
الحياة من الدنا ( DNA ) حيث إن كمية الطاقة اللازمة لتحطيم سلسلة
واحدة من الدنا تبلغ 10 الكترون فولت وتقل بنسبة 10 مرات عن الحد الأدنى للطاقة
المستخدمة فى الكاشفات عن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل الموجودة بسلاسل دنا ذات
قاعدة ( بيورين ) فسلسلة ( أدينين ) ذات الشكل
( A –A-A ) متوفرة بكميات كبيرة وأطوال مختلفة .
وباستخدام
تكنولوجيات البيولوجيا الجزيئية فإن جزىء ( البيوتين ) عضو متبلر عديم اللون من
فيتنامين ( ب ) المركب بحيث يلتصق بأحد طرفى سلسلة دنا ذات ال ( 20 قاعدة ) أما
الطرف الآخر فيلتصق به جزىء ( فلورى ) كمسبار .
وتوضع
كمية كبيرة من الجزيئات فى محلول مائى وتعرض للجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل لمدة
كافية ثم يمرر المحلول فى مادة ( الستربتافيميدين ) التى تتميز بقابلية شديدة
للاتحاد بالبيوتين ومن ثم فإن أطراف البيوتين لجميع سلاسل الدنا سوف تتحد
بالستربتافيدين بدون تفاعل فيتعرض المحلول للإشعاع فوق البنفسجى وتقاس درجة تطوره
أى انبعاث ضوء منه بدقة بالغة فيتم الحصول على دليل كمى على عدد سلاسل الدنا
المحطمة اثناء عملية التعرض للجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل .
فيوجد
تعديل آخر حديث لهذه التكنولوجيا يعتمد على لصق جديلة من الحمض النووى ( رنا )
( RNA ) وليس جزىء فلورى بطرفى دنا ثم يستخدم اسلوب تضخيم ( رنا )
لتكرار مضاعفة
( رنا )
من سلاسل ( دنا ) المحطمة ويمكن أن يؤدى لكشف سلسلة واحدة محطمة من الدنا أثناء
التعرض للجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل ومن بين جميع سلاسل الدنا فى حجم كبير من
المحلول .
رءوف وصفى
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق