تساعد حالة المادة الغريبة شديدة البرودة على الأرض العلماء على دراسة سلوك المادة المظلمة “الضبابية”.
المادة المظلمة هو شكل غير مرئي من المادة التي تشكل حوالي 85٪ من المادة في الكون ، ومع ذلك فإن العلماء ليسوا متأكدين مما يتكون منها. تقترح إحدى الأفكار ، المسماة بالمادة المظلمة الضبابية ، أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات دقيقة تظهر سلوكًا يشبه الموجة.
الآن ، استخدم الباحثون حالة غريبة من المادة لتقليد المادة المظلمة الضبابية هنا على الأرض. لإنشاء هذه الحالة من المادة ، تسمى أ مكثف بوز-آينشتاين (BEC) ، قام العلماء بتبريد الذرات إلى ما يقرب من الصفر المطلق بحيث تم دمجها في كيان ميكانيكي كم واحد يمكن وصفه على أنه موجة.
متعلق ب: إذا كانت المادة المظلمة “غير مرئية” ، فكيف نعرف أنها موجودة؟
وجد فريق البحث أن BECs تشبه الحالة الفيزيائية في نوى “هالات” المادة المظلمة الضبابية – الهياكل المرتبطة بالجاذبية والتي المجرات، بما في ذلك درب التبانة، هي نظريات لتشكيل.
“تمت دراسة المادة المظلمة الضبابية بالفعل لبضع سنوات حتى الآن من قبل علماء الكونيات ، ولكن عملنا يطبق مفاهيم من دراسة ديناميكيات BEC ، والتي كانت موجودة منذ فترة طويلة” ، جيراسيموس ريجوبولوس ، كبير المحاضرين في الرياضيات التطبيقية والفيزياء النظرية في جامعة نيوكاسل في المملكة المتحدة والمؤلف المشارك للدراسة ، قال في أ إفادة. “نحن نفهم الآن أن هناك أوجه تشابه محددة مع BECs ، والهدف النهائي هو استخدام هذه المعرفة لابتكار طرق لاختبار أفضل لهذا النموذج الجديد والمثير من خلال الملاحظة.”
وجد الفريق أيضًا دوامات وتقلبات مضطربة حالت دون التماسك عبر الهالات.
هذا يفصل المادة المظلمة الضبابية عن المادة المظلمة الأخرى المرشحة ، مثل الأكسيونات والجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) ، والتي تعتبر “مادة مظلمة باردة” ، وهذا ما يسمى لأنه يعتقد أنها تتحرك ببطء أكثر من سرعة الضوء.
قصص ذات الصلة
– المادة المظلمة “الضبابية” قد تجعل النجوم تتشكل في “فطائر” عملاقة
—فرضية المادة المظلمة ليست مثالية ، لكن البدائل أسوأ
– المواد الغريبة المصنوعة في الفضاء يمكن أن تعزز البحث عن موجات الجاذبية
بدلا من الاعتماد على جاذبيةكما يفعل علم الكونيات ، تصف الفيزياء الذرية شديدة البرودة سلوك سحب الذرات مثل الروبيديوم والبوتاسيوم وغازات الصوديوم ، عادةً عند جزء من المليون من الدرجة فوق الصفر المطلق ، لمراقبة التأثيرات الكمومية. لإثبات أن المادة المظلمة الغامضة تعمل بشكل أساسي مثل BEC عملاق ، كان على الفريق محاكاة الجاذبية على نطاق كوني في المختبر.
قال ريجوبولوس: “لطالما أبقت عيني مفتوحة على الأساليب متعددة التخصصات في الفيزياء ، وقد كانت هذه مشكلة مثالية للتعامل معها من مثل هذه الزاوية”. “استغرق إنشاء لغة مشتركة بعض الوقت ، ولكن يمكننا أن نرى منذ البداية ، حتى عندما تصورنا هذا المشروع ، أن هناك مكافآت يمكن جنيها عندما تخرج من منطقة الراحة الخاصة بك وتحاول رؤية الأشياء من منظور جديد.”
قال نيكولاوس بروكاكيس ، أستاذ فيزياء الكم في جامعة نيوكاسل والمؤلف المشارك للدراسة ، إن الإنجاز واعد للمحاولات المستقبلية لإنشاء إعدادات معملية تكرر جوانب توزيع المادة في الكون على نطاق أصغر. سيركز عمل الفريق المستقبلي على دراسة الخصائص النظرية للمادة المظلمة الضبابية لوضع النموذج المشابه لـ BEC تحت التدقيق.
وقال بروكاكيس في البيان: “حتى كملعب نظري ، من الرائع أن يكون لدينا نظام جديد للنمذجة ، وتجربة الخبرة الواسعة المكتسبة من المكثفات المختبرية ، وتأمل في اختبارات الرصد المستقبلية في علم الكونيات”.
نشر البحث في المجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.