أجمع علماء الفلك منذ ثمانينيات القرن الماضي أن أغلب المادة التي تكوّن الكون غير مرئية. ويطارد العلماء منذ ذلك الحين هذه المادة.
وبدأت عمليات البحث بجسيمات التفاعل الضعيف الضخمة، التي كانت مرشحًا مثاليًا لأنها قد تحل لغزًا آخر في فيزياء الجسيمات. واستخدم الفريق خلال العقود الماضية بلورات ضخمة وخزانات السوائل في محاولة لالتقاط هذه الجسيمات، لكنها فشلت.
وبدأ علماء الفيزياء بعد ذلك في توسيع نطاق البحث، ووضعوا فرضيات متناقضة، إحداها تفترض أن المادة المظلمة ريما تجمعت داخل الثقوب السوداء حتى أصبحت كتلتها مشابهة للنجوم. وتنص فرضيات أخرى على أن المادة المظلمة عبارة عن جسيمات أخف من الإلكترونات بتريليونات المرات.
وأدى ظهور الفرضيات الجديدة إلى ظهور طرائق بحث جديدة. وقالت كاثرين زوريك، عالمة الفيزياء النظرية في معهد كاليفورنيا للتقنية، أن التجارب السابقة لرصد جسيمات التفاعل الضعيف الضخمة فشلت، وأضافت أننا سنرى تجارب جديدة استنادًا إلى الفرضيات الأخيرة.
بين الإلكترون والبروتون
إن كانت جسيمات المادة المظلمة أخف من البروتونات، ستؤدي زخاتها إلى تحرير الإلكترونات من الذرات. وصممت تجربة لاختبار هذه الفرضية باستخدام جهاز يسمى سينسي ويعتمد على تقنية تشبه تقنيات الكاميرات الرقمية لتضخيم الإشارات التي تصدرها الإلكترونات المحررة داخل المواد.
وأجريت التجربة في العام 2018، واستخدم الباحثون نموذج تجريبي من جهاز سينسي و0.1 جرام من السيليكون لكنها لم ترصد شيئًا. ويستعد الفريق لتكرار التجربة باستخدام 10 جرامات من السيليكون. وحتى إن لم يلتقط الجهاز جسيمات المادة المظلمة فإن الأمر الجيد أن التجربة ستساعد في استبعاد هذه الفرضية.
أخف
إن كانت المادة المظلمة أخف وزنًا، فستفشل في تحرير الإلكترون. ولذا فكرت زوريك في الوسائل التي قد تعلن بها هذه الجسيمات عن وجودها من خلال التأثير على سلوك مجموعات الجسيمات الأخرى.
وقالت زوريك تخيل أن كمية السيليكون عبارة عن مرتبة ونوى ذراتها عبارة عن زنبركات، وعند الضغط على جزءٍ منها تنشأ موجات تتحرك عبر هذه الزنبركات.
ويدرس فريقٌ من الباحثين في جامعة كاليفورنيا بيركلي هذه الفرضية عبر مشروع يستخدم جهاز يسمى تيسيراكت. إذ يبحث الفريق عن الموجات التي تنشأ عن جسيمات المادة المظلمة، ويرصد جهاز تيسيراكت الموجات التي تنتجها جسيمات كتلتها مشابهة لتلك التي بحث عنها جهاز سينسي. ويخطط الفريق لتطوير الجهاز حتى ينجح في رصد جسيمات أخف وزنًا بألف مرة مستقبلًا.
مسح السماء
يسعى العلماء إلى تطوير الجيل القادم من الأجهزة التي ستساعدهم في رصد جسيمات المادة المظلمة، وفي الوقت ذاته يخطط على آخرون لمسح السماء بحثًا عن علامات غير مباشرة. فسحب المادة المظلمة تساعد في تكوين المجرات والنجوم من خلال تأثير جاذبيتها على المادة المرئية.
لكن العناقيد الصغيرة من المادة المظلمة لا تستطيع فعل ذلك، ويرى الباحثون أن رصدها ممكن من خلال رصد تأثير جاذبيتها على الضوء.
The post العلماء يوسعون نطاق البحث عن المادة المظلمة appeared first on مرصد المستقبل.