معلومات هامة عن المادة المظلمة

معلومات هامة عن المادة المظلمة
المادة المظلمة

كتب - آخر تحديث - 30 مارس 2019

المادة المظلمة

معلومات هامة عن المادة المظلمة يقترح علماء فيزياء “معهد ماساتشوستس” للتكنولوجيا تجربة

جديدة لاكتشاف جسيم المادة الخفية المسمى المحور.

إن الجهد يمكن أن يكسر أحد أكثر الألغاز غير المحيرة في فيزياء الجسيمات ، فضلاً عن إلقاء نظرة أخيرة على المادة المظلمة.

المحاور هي جسيمات أولية افتراضية يُعتقد أنها من بين أخف الجسيمات في الكون أي حوالي خمسة أضعاف حجم البروتون.

المادة المظلمة

اكتشاف المحاور

هذه الجسيمات خفيفة للغاية غير مرئية تقريبًا ، ولكن إذا كانت موجودة ، فإن المحاور وغيرها من الجسيمات التي لم

يتم رصدها بعد قد تشكل 80 بالمائة من المادة الموجودة في الكون ، في صورة مادة مظلمة.

يقترح فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تجربة لاكتشاف المحاور من خلال محاكاة ظاهرة فيزيائية فلكية شديدة تعرف باسم المغناطيسية

نوع من نجم نيوتروني يولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا للغاية. لقد ظن الفيزيائيون أنه في وجود محور مثل هذا المجال المغناطيسي

فيزياء المغناطيس

الضخم ، يجب أن يرتعش قليلاً جدًا ، مما ينتج مجالًا مغناطيسيًا ثانيًا أصغر حجمًا كتوقيع على المحور نفسه.

يتكون الفريق من أستاذ مساعد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الفيزياء قاموا معاً بتصميم تجربة لإعادة

إنشاء فيزياء المغناطيس في بيئة معملية خاضعة للرقابة ، باستخدام تقنية مستعارة من التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).

يتألف جوهر التجربة، (نهج عريض النطاق / الرنان لاكتشاف المحور الكوني بجهاز حلقة بملء المجال B) ، من سلسلة

من الملفات المغناطيسية أو الجرح في شكل حلقي أو دونات ، بعد ذلك ، يتم وضعه في طبقة من المعدن فائق

التوصيل ويوضع في الثلاجة في درجات حرارة أعلى من الصفر المطلق ، لتقليل الضوضاء الخارجية.

المادة المظلمة

جسيمات مضادة

يخطط العلماء لاستخدام مقياس مغناطيسي شديد الحساسية ، يوضع داخل ثقب الدونت ، لاكتشاف أي علامات على تأثير المحاور.

يقول تالر: “المحاور غريبة للغاية ، وهي جسيمات مضادة للحدس”. إنها خفيفة للغاية ، مع تفاعلات ضعيفة ،

ومع ذلك ، قد يهيمن هذا الجسيم على ميزانية المادة للكون ويزيد بمقدار خمس مرات عن الكتلة عن المادة العادية. لذلك كان

علينا أن نفكر ملياً فيما إذا كانت هذه الجزيئات قابلة للكشف من حيث المبدأ باستخدام التكنولوجيا الحالية. إنه أمر مروع للغاية. ”

فيزياء الجسيمات

إذا تم اكتشافها ، فقد تفسر المحاور أيضًا معضلة بارزة في فيزياء الجسيمات ، والتي تُعرف باسم مشكلة

تكافؤ الشحنة الشديدة: منذ سبعينيات القرن العشرين ، أصبح العلماء في حيرة متزايدة حول ما وصفه صفدي بأنه ”

عدم مبالاة النيوترونات في الحقول الكهربائية”. “النيوترونات هي جسيمات أولية توجد في نواة كل ذرة تقريبًا ، ولا تحمل شحنة صافية.

فيزياء الجسيمات

النيوترونات

يقول صفدي: “لا نتوقع أن تتسارع النيوترونات في وجود حقل كهربائي لأنها لا تحمل شحنة كهربائية ،

لكنك قد تتوقع تدويرها”. “هذا لأننا نتوقع منهم أن يحصلوا على لحظة ثنائية القطب الكهربائي ، حيث

يمكنك التفكير في وجود نيوترون له شحنة زائد من جانب وشحنة ناقص من جهة أخرى. لكن وفقًا لفهمنا الحالي ،

فإن تأثير الدوران هذا غير موجود ، في حين تقول النظرية إنه ينبغي ذلك. ”

الظواهر الكهربائية

لقد افترض العلماء أن هذا التأثير الغريب يمكن تفسيره بواسطة المحور ، والذي من شأنه أن يزيل بطريقة أو بأخرى لحظة ثنائي القطب

الكهربائي للنيوترون. إذا كان الأمر كذلك ، فسيقوم المحور بتعديل الظواهر الكهربائية والمغناطيسية بطريقة يمكن اكتشافها تجريبياً.

شكل مادة مظلمة

يقول تالر: “من المذهل للغاية القول أنه قد يكون هناك جسيم يخدم هذا الغرض العميق ،

وأكثر من ذلك إذا أردنا اكتشاف وجود هذه الجسيمات في شكل مادة مظلمة”.

الظواهر الكهربائية

الموجات الصغرية

حاليًا ، يقول تالر إن معظم عمليات صيد المحور قد تم تنفيذها بواسطة باحثين في جامعة واشنطن

تستخدم التجربة تجويف الموجات الصغرية الرنانة ، الموجود داخل مغنطيس فائق التوصيل ، للكشف عن تحويلات ضعيفة

للغاية من المحاور إلى فوتونات الموجات الصغرية. يتم ضبط التجربة للبحث عن محاور داخل نطاق معين يبلغ حوالي ربع مليون كتلة البروتون.

فيزياء المغنطيسات

أدرك تالر وفريقه أن بإمكانهم تمديد هذا النطاق ، والبحث عن جزيئات أصغر حجماً وأخف وزناً ، بناءً على واحد

من خمسة ملايين كتلة البروتون ، عن طريق إعادة فيزياء المغنطيسات ، في المختبر.

ويوضح تالر: “ترتبط مشكلة الشلل الدماغي القوي (CP) فيما إذا كانت تدور النيوترون يستجيب للتأثيرات الكهربائية ،

فيزياء المغنطيسات

حقول مغناطيسية

ويمكنك التفكير نوعًا ما في المغناطيسية باعتبارها تدورًا عملاقًا ذو حقول مغناطيسية كبيرة”. “إذا كانت المحاور

تأتي وتغير خصائص المادة النووية لحل مشكلة CP القوية ، فربما تتفاعل المحاور مع هذا المغناطيس

وتسمح لك برؤيته بطريقة جديدة. لذلك يجب تضخيم التأثيرات الدقيقة للمحاور. ”

يقول صفدي إن تصميم النموذج الأولي للفريق صغير بشكل مدهش “حول راحة يدك”. يعمل الباحثون ، وهم فيزيائيون نظريون بالتدريب ،

التصوير بالرنين المغناطيسي

الآن مع التجريبيين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لبناء النموذج الأولي ، الذي تم تصميمه لتولي

د حقل مغناطيسي أساسي من حوالي 1 تسلا ، قابلة للمقارنة مع آلات التصوير بالرنين المغناطيسي الحالية.

في حالة وجود محاور ، يجب أن يتردد هذا الحقل قليلاً ، مما ينتج عنه تذبذب صغير جدًا على تردد يرتبط مباشرة بكتلة المحور.

باستخدام مقياس مغنطيسي عالي الدقة ، يأمل Thaler في الحصول على هذا التردد واستخدامه في النهاية لتحديد حجم المحور.

يقول جراي ريبكا ، أستاذ مساعد في الفيزياء في جامعة واشنطن، كانت هناك العديد من الأفكار الجيدة للبحث

التصوير بالرنين المغناطيسي

نرى المادة المظلمة

عن [محاور منخفضة التردد]”. “تعتمد التجربة المقترحة هنا على الأفكار السابقة ، وإذا كان المؤلفون على حق ،

فقد تكون التكوين التجريبي الأكثر عملية الذي يمكنه استكشاف بعض أنظمة محاور التردد المنخفض المعقولة.”

يقول ثالر: “لدينا أداة حساسة للعديد من الأطوال الموجية ، ويمكننا أن ندغدغها بمحور طول موجة معين”

وسوف نذهب إلى أرض مجهولة ، حيث يمكننا أن نرى المادة المظلمة من هذا النموذج الأولي. سيكون ذلك مذهلاً. “


اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *