أنت تعرف المثل القديم: "إذا كنت تريد إخفاء شيء ما ، فضعه في مرمى البصر؟" حسنًا ، وفقًا لاقتراح جديد قدمه اثنان من أساتذة الفيزياء ، قد يكون هذا المنطق هو السبب الذي جعل العلماء يكافحون لفترة طويلة للعثور على الكتلة الغامضة التي يعتقد أنها تشكل 27 ٪ من المادة في الكون.
باختصار ، يعتقد هذان الفيزيائيان أنه يمكن العثور على المادة المظلمة بنفس الطريقة التي يمكنك بها العثور على أسرع طريق للعمل: من خلال استشارة نظام تحديد المواقع العالمي.
اقترح أندريه ديريفيانكو ، من جامعة نيفادا ورينو وماكسيم بوسبيلوف من جامعة فيكتوريا ومعهد بيريميتر للفيزياء النظرية في كندا ، هذه الطريقة في وقت سابق من هذا العام في سلسلة من المؤتمرات العلمية الشهيرة ، حيث لقيت موافقة عامة .
تدعو فكرتهم إلى استخدام الأقمار الصناعية GPS وشبكات الساعة الذرية الأخرى ومقارنة أوقاتها للبحث عن التناقضات. يقترح Derevianko و Pospelov أن المادة المظلمة يمكن أن يكون لها تأثير مدمر على الساعات الذرية ، وأنه بالنظر إلى الشبكات الموجودة من الساعات الذرية ، قد يكون من الممكن اكتشاف جيوب المادة المظلمة من خلال توقيعها المميز.
بدأ الاثنان في اختبار هذه النظرية من خلال تحليل بيانات الساعة من الأقمار الصناعية 30 GPS ، والتي تستخدم الساعات الذرية للملاحة اليومية. يمكن استخدام الشبكات المرتبطة بالساعات الذرية ، مثل GPS وبعض الشبكات الأرضية الموجودة بالفعل ، كأداة قوية للبحث عن العيب الطوبولوجي للمادة المظلمة حيث ستصبح الساعات المتزامنة في البداية غير متزامنة.
وقال ديريفيانكو ، الأستاذ في كلية العلوم بالجامعة: "على الرغم من الأدلة الملاحظة القوية على وجود المادة المظلمة ، فإن طبيعتها لا تزال لغزا". "تفترض بعض البرامج البحثية في فيزياء الجسيمات أن المادة المظلمة تتكون من مادة شبيهة بالجسيمات الثقيلة. قد لا يكون هذا الافتراض صحيحًا ، وهناك اهتمام كبير بالبدائل ".
يبني اقتراحهم على فكرة أن المادة المظلمة يمكن أن تأتي من الشقوق في الحقول الكمية للكون التي يمكن أن تزعج الخصائص الأساسية مثل كتلة الإلكترون ، ويكون لها تأثير على طريقة قياس الوقت. ويمثل هذا انفصالًا عن وجهة النظر الأكثر تقليدية بأن المادة المظلمة تتكون من جسيمات دون ذرية مثل WIMPs و axions.
وقال ديرفيانكو: "يتابع بحثنا فكرة أن المادة المظلمة يمكن تنظيمها كمجموعة كبيرة تشبه الغازات من العيوب الطوبولوجية أو شقوق الطاقة". "نقترح الكشف عن العيوب ، المادة المظلمة ، وهي تجتاحنا بشبكة من الساعات الذرية الحساسة. الفكرة هي ، حيث تخرج الساعات من التزامن ، سنعرف أن المادة المظلمة ، العيب الطوبولوجي ، قد مرت. في الواقع ، نتصور استخدام كوكبة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) كأكبر كاشف للمادة المظلمة من صنع الإنسان ".
تتعاون Derevianko في تحليل بيانات GPS مع Geoff Blewitt ، مدير مختبر نيفادا الجيوديسي ، أيضًا في كلية العلوم في جامعة نيفادا ، رينو. طور المعمل الجيوديسي أكبر مركز لمعالجة بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في العالم ويحافظ عليه ، قادرًا على معالجة المعلومات من حوالي 12000 محطة حول العالم باستمرار ، على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.
شرح بليويت ، وهو فيزيائي أيضًا ، كيف يمكن لمجموعة من الساعات الذرية اكتشاف المادة المظلمة.
قال: "نحن نعلم أن المادة المظلمة يجب أن تكون هناك ، على سبيل المثال ، لأنه يُرى أنها تنحني الضوء حول المجرات ، لكن ليس لدينا أي دليل على ما قد يتكون منها". "إذا لم تكن المادة المظلمة موجودة ، فإن المادة العادية التي نعرف عنها لن تكون كافية لثني الضوء بقدر ما تفعل. هذه مجرد إحدى الطرق التي يعرف بها العلماء وجود كمية هائلة من المادة المظلمة في مكان ما في المجرة. أحد الاحتمالات هو أن المادة المظلمة في هذا الغاز قد لا تكون مصنوعة من جزيئات مثل المادة العادية ، ولكن من العيوب العيانية في نسيج الزمكان.
"الأرض تجتاح هذا الغاز وهو يدور حول المجرة. لذا ، بالنسبة لنا ، يبدو الغاز وكأنه ريح مجرة من المادة المظلمة التي تهب عبر نظام الأرض والأقمار الصناعية. عندما تنفجر المادة المظلمة ، قد تتسبب في بعض الأحيان في عدم تزامن ساعات نظام GPS مع نمط منبهر على مدى حوالي 3 دقائق. إذا تسببت المادة المظلمة في خروج الساعات عن التزامن بأكثر من جزء من المليار من الثانية ، فيجب أن نكون قادرين بسهولة على اكتشاف مثل هذه الأحداث ".
وقال جيف تومسون ، عالم الفيزياء وعميد كلية العلوم بالجامعة: "يمكن أن يكون هذا النوع من العمل تحويليًا في العلوم ويمكن أن يغير تمامًا طريقة تفكيرنا في كوننا". "أندريه عالم فيزياء عالمي وقد قدم بالفعل مساهمات كبيرة في الفيزياء. من المدهش مشاهدة العمل الرائع الذي يأتي منه هو ومجموعته ".
درفيانكو يدرس فيزياء الكم والموضوعات ذات الصلة في جامعة نيفادا ، رينو. وقد قام بتأليف أكثر من 100 مطبوعة محكمة في الفيزياء النظرية. وهو زميل في الجمعية الفيزيائية الأمريكية ، وزميل سيمون في الفيزياء النظرية وباحث في برنامج فولبرايت. من بين مجموعة متنوعة من الموضوعات البحثية ، ساهم في تطوير عدة فئات جديدة من الساعات الذرية واختبارات الدقة للتماثلات الأساسية مع الذرات والجزيئات.
ظهر بحثهم في وقت سابق من هذا الأسبوع في النسخة الإلكترونية من المجلة العلمية فيزياء الطبيعةقبل النسخة المطبوعة.
