سعى الفيزيائيون منذ فترة طويلة إلى الكشف عن المادة المظلمة وإلقاء نظرة فعلية على المادة الغامضة التي تشكل ربع الكون. فكرة واحدة لما يختبئ تحت عباءة الخفي؟ العديد من الجسيمات الضبابية الصغيرة التي تتصرف مثل جسيم عملاق واحد.
لكن البحث الأخير عن هذه الجسيمات الضبابية الخفيفة للغاية ، المنشور في 28 فبراير في مجلة علم الكونيات وفيزياء الفلك ، أصبح خالي الوفاض.
تشير النتائج إلى أنه إذا كانت المادة المظلمة مكونة حقًا من هذه الجسيمات الدقيقة ، فإنها بعيدة المنال كما يوحي اسمها ، وبالكاد تتفاعل مع المادة العادية.
قلب الظلام
المادة المظلمة هي واحدة من أفضل أسرار الكون. لا تتفاعل الأشياء مع الضوء ، ولكنها تمارس جاذبية على مادة أخرى. على الرغم من أنها تشكل حوالي ربع الكتلة والطاقة في الكون ، لا يبدو أن العلماء يجدونها ، أو حتى معرفة ما تتكون منه.
يعتقد العديد من العلماء أن المادة المظلمة يمكن أن تتكون من جسيمات ضخمة ذات تفاعل ضعيف ، WIMPs. لكن نظريات WIMP تختصر في عدة طرق. على سبيل المثال ، يجب أن تتسبب هذه الجسيمات في تراكيب صغيرة في شبكة المجرات لم يرها الفلكيون. وبدلاً من ذلك ، يبحث بعض العلماء في اتجاه آخر للمادة المظلمة - إلى جزيئات خفيفة للغاية.
وقال سيرجي ترويتسكي ، أحد مؤلفي الورقة البحثية وباحث في معهد البحوث النووية في الأكاديمية الروسية للعلوم ، إنه في حين أن هناك العديد من الأفكار حول ماهية المادة المظلمة ، فلا يوجد لدى أي منها الكثير من الأدلة الداعمة. "لذا يحتاج المرء إلى النظر في جميع الاحتمالات ودراستها واستبعادها واحدة تلو الأخرى."
تقترح بعض نظريات الضوء الخفيف ، والمعروفة أيضًا باسم المادة المظلمة الضبابية ، جسيمًا أخف بحوالي 10 ^ 28 مرة من الإلكترون. حدود الموجة أكثر من الموجة ، اختبر البحث الجديد طريقة للبحث عن هذه الأنواع من الجسيمات في الضوء من المجرات النشطة.
نظرًا لأن المادة المظلمة تشكل جزءًا كبيرًا من الكون ، إذا كانت مصنوعة من جزيئات خفيفة جدًا ، فيجب أن يكون هناك الكثير منها. الكثير ، في الواقع ، أنها ستكون موجودة في حالة فريدة ، مثل حقل أو مكثف Bose-Einstein - حالة حيث تتجمع الجسيمات ، غالبًا في درجات حرارة فائقة البرودة ، وتعمل بشكل متماسك كواحد. في حين أن جزيئات المادة المظلمة الفردية لا تتفاعل مع الضوء - ولهذا السبب ناضل العلماء للعثور عليها - على نطاقات كبيرة ، فإن المجال سيكون له تأثير ملحوظ على استقطاب الضوء أو اتجاهه عندما يتلوى عبر الفضاء. قد يحدث هذا عندما تتذبذب كثافة المجال بانتظام ، مما يؤدي إلى تغيير الطريقة التي ينتقل بها الضوء عبر المنطقة.
اقترحت النظرية أن هذا التأثير يمكن رؤيته في منطقة من المادة المظلمة على الأقل 325 سنة ضوئية. يعتمد معدل تذبذب المجال بشكل مباشر على كتلة جزيئات المادة المظلمة خفيفة الوزن ، لذلك من خلال رؤية هذا التأثير ، يأمل العلماء في أن يتمكنوا من قياس كتلة المادة المظلمة.
للبحث عن التغييرات في استقطاب الضوء بسبب حقول المادة المظلمة خفيفة ، نظر العلماء في البيانات الأرشيفية من مصفوفة خط الأساس الطويلة جدًا ، وهو تلسكوب لاسلكي يتكون من 10 مقاريب (82 قدمًا) (25 مترًا) تعمل من Socorro ، جديد المكسيك. ركزوا على الضوء من قلوب 30 مجرة ، والتي تفرز كميات هائلة من المادة في الطائرات التي يمكن أن تمتد عبر مئات السنين الضوئية. الضوء من هذه المجرات مستقطب للغاية وتمت دراسته جيدًا ، لذلك كانت البيانات الأرشيفية طويلة المدى متاحة بالفعل.
قال ترويتسكي لـ Live Science: "غالبًا ما نستخدم البيانات الفيزيائية الفلكية من الأوراق المنشورة أو قواعد البيانات المتاحة للجمهور للحد من خصائص الجسيمات الأولية". "لكن هذه المرة اتصلنا بزملائنا من علماء الفلك الإذاعي وحفروا في بياناتهم الخاصة ، واختاروا بعناية سلسلة المراقبة لمهمتنا فقط".
عند تحليل عقدين من البيانات ، وجد العلماء الكثير من التذبذبات ، ولكن ليس الأنواع التي كانوا يبحثون عنها. غالبًا ما تنبض نوى المجرة النشطة دون تردد منتظم. لكن التذبذبات من المادة المظلمة خفيفة الوزن ستحدث جميعها بنفس المدة الزمنية بين التذبذبات.
في نهاية المطاف ، لم ير العلماء أي علامات على وجود مادة مظلمة خفيفة ، على الأقل في أنواع الكتل التي يمكن أن تفسر نقص الهياكل الصغيرة الموجودة في شبكة المجرات. ومع ذلك ، هذا لا يعني أنها غير موجودة على الإطلاق.
"ليس هناك ما يضمن أن يكون لجسيم المادة المظلمة أي قال ترويتسكي إن التفاعل مع العالم المرئي إلى جانب الجاذبية ، سيكون من الصعب للغاية اكتشاف مثل هذا الجسيم مع بعض الكتلة وليس أي تفاعل آخر ، على الرغم من أن هذا هو بالفعل أحد أبسط الخيارات لتفسير المادة المظلمة.
في حين أن البحث الجديد قد يجعل المادة المظلمة خفيفة للغاية غير مرجحة ، فإن الباحثين ليسوا مستعدين لاستبعادها.
قال رينان باركانا ، عالم الفلك في جامعة تل أبيب في إسرائيل ، الذي لم يشارك في الدراسة: "الشيء الوحيد الذي نعرفه بالتأكيد عن المادة المظلمة هو أنها تقع خارج فيزياء الجسيمات المعروفة". "لذا ، حتى يكون لدينا دليل ملاحظ مقنع لطبيعة المادة المظلمة ، يجب أن نكون حذرين بشأن التخمينات والمضاربات ... وأن نحتفظ بعقل منفتح."
