لقد انتهى بحث جديد عن المادة المظلمة خالي الوفاض، ولكن، في جانب مشرق، قدمت الجهود حدودًا مهمة من شأنها أن تساعد التجارب المستقبلية على تضييق نطاق البحث عن هذه المادة المراوغة.
يعتقد معظم علماء الفلك أن المادة المظلمة تمثل 85% من إجمالي الكتلة الكونوأن وجودها يفسر الزيادة الظاهرة جاذبية يمكن اكتشافها حولها المجرات وداخل مجموعات المجرات الضخمة. ومع ذلك، حتى الآن، لم يتمكن أحد من تحديد المادة المظلمة التي تتكون منها.
حتى وقت قريب، كان المشتبه به الأول عبارة عن سلالة من الجسيمات تسمى WIMP، وهي اختصار أنيق لـ Weakly Interacting Massive Particles. ويعتقد أن هذه الجسيمات النظرية تتفاعل بالكاد مع المادة العادية، إلا عندما يتعلق الأمر بالجاذبية. ومع ذلك، مصادم هادرون الكبير (LHC)، أكبر وأقوى مسرع للجسيمات في العالم، فشل في تقديم دليل على وجود الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs).
وبالتالي، يتعين على المنظرين أن يتدافعوا للعثور عليها نظريات بديلة لما يمكن أن تكون عليه المادة المظلمة.
متعلق ب: ما زلنا لا نعرف ما هي المادة المظلمة، ولكن إليك ما ليست كذلك
وقال ديباك كار، أستاذ الفيزياء في جامعة ويتواترسراند في جوهانسبرج: “إن الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) هي إحدى فئات الجسيمات التي يُفترض أنها تفسر المادة المظلمة لأنها لا تمتص الضوء أو تنبعث منه ولا تتفاعل بقوة مع الجسيمات الأخرى”. في إفادة. “ومع ذلك، بما أنه لم يتم العثور على أي دليل على وجود الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) حتى الآن، فقد أدركنا أن البحث عن المادة المظلمة يحتاج إلى نقلة نوعية.”
تفترض بعض النماذج البديلة للمادة المظلمة أنه بدلاً من أن تكون تتفاعل بشكل ضعيف، يمكن للمادة المظلمة أن تتفاعل بقوة مع بعض الجسيمات في الكون. النموذج القياسي، وهو إطار لفيزياء الجسيمات الذي يصف كل جسيم معروف وكذلك كيفية تفاعل كل جسيم مع الآخر وارتباطه ببعضه البعض. يُعتقد أن جسيمات المادة المظلمة موجودة خارج نطاق النموذج القياسي؛ النماذج التي تتنبأ بتفاعل المادة المظلمة بقوة، تصف مجموعة كاملة من الجسيمات النظرية بدءًا من “الكواركات المظلمة” و”الجلونات المظلمة” الأساسية. تلك مثل المرايا المظلمة جسيمات دون الذرية و غلوونات التي هي اللبنات الأساسية لجميع المواد المرئية والموجودة بالتأكيد في النموذج القياسي.
الآن، قام كار وطالبته السابقة سوكانيا سينها، التي تعمل الآن في جامعة مانشستر بالمملكة المتحدة، بتطوير طريقة جديدة للبحث عن هذه الكواركات المظلمة المحتملة والغلوونات المظلمة في الاصطدامات عالية الطاقة بين البروتونات التي تحدث داخل LHC.
عندما تتجمع البروتونات معًا تقريبًا سرعة الضوء داخل LHC، يتم تحطيمها إلى مكوناتها جسيمات دون الذرية والغلوونات التي تتحلل بسرعة لتنتج وابلًا من الجسيمات دون الذرية قصيرة العمر. ويشار إلى زخات الجسيمات هذه باسم “النفاثات”.
فكرة كار وسينها، والتي شكلت أساس رسالة الدكتوراه التي قدمها سينها، هي أن الكواركات المظلمة والغلونات المظلمة يمكن أن تتحلل لإنتاج خليط من الجسيمات، بعضها عادي وبعضها داكن أيضًا. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى ما يشيرون إليه بالطائرات “شبه المرئية”. ويفسرون ذلك بأنه يتم إنتاج التدفقات في أزواج، وإذا تم إنتاج تدفق عادي وتدفق شبه مرئي جنبًا إلى جنب، فإن الجسيمات المظلمة ستحمل بعضًا من الطاقة، مما يؤدي إلى اختلال توازن الطاقة في القراءة لأن الجسيمات المظلمة لن ينظر إليه.
قصص ذات الصلة:
– المجرة الضخمة التي لا تحتوي على مادة مظلمة هي لغز كوني
— يحفر الباحثون عميقًا تحت الأرض على أمل أن يتمكنوا أخيرًا من مراقبة المادة المظلمة
– تلسكوب إقليدس “الكون المظلم” يلتقط أول مناظر كاملة الألوان للكون (صور)
قاد كار وسينها عملية بحث عن اختلالات الطاقة هذه من خلال تجربة ATLAS الخاصة بمصادم LHC. نظرًا لأن القياس الخاطئ الطفيف لطائرتين نفاثتين عاديتين يمكن أن يحاكي اختلال توازن الطاقة في طائرة نفاثة شبه مرئية، فقد كان لا بد من تحليل البيانات الواردة من ATLAS بعناية شديدة.
ولم يجد الثنائي أي دليل على وجود نفاثات شبه مرئية، لكن هذا لا يعني أنها غير موجودة.
نتائج أطلس نشرت في المجلة رسائل الفيزياء ب، يشيرون إلى الحدود العليا لخصائص هذه الجسيمات المظلمة النظرية، مما يسمح بضبط التجارب المستقبلية التي تبحث عنها.