نشانه هایی از هویت ماده تاریک!

 اکسیون، دومین نامزد ماده تاریک و یکی از تحت تعقیب‌ترین ذرات جهان است احتمالا یک دهه پیش در یک آزمایش ساده رومیزی چهره‌اش را نشان داده بود؛ اما هیچ کس توجهی به آن نکرده بود.

به گزارش خبر آنلاین از پایگاه نیوساینتیست، کریستین بک از دانشگاه کوئین ماری لندن می‌گوید: "اگر آزمایش‌های دیگر این اثر را ثابت می‌کردند، می‌توانست یک مرحله عالی به سمت جلو در فهم ما از محتویات این ماده در جهان باشد". وی بررسی مجددی را روی یک سیگنال ناشناس در یک مدار الکتریکی که اولین بار در سال ۲۰۰۴ گزارش شده بود انجام داد، و می‌گوید که این همان چیزی است که اگر ماده تاریک، شکل ذرات تئوری به نام اکسیون را به خود بگیرد، انتظار دیدنش را خواهید داشت. هنوز برای دانستن این که آیا این سیگنال واقعا ناشی از ماده تاریک است یا خیر زود است، اما این مدارها (اتصالات جووزفسون) ممکن است نوید بخش راه جدیدی برای شکار این مواد اسرارآمیز باشند.

ماده تاریک چیست؟

نزدیک به چهل سال است که اخترشناسان با بررسی اثرات گرانشی در کهکشان‌ها متوجه شده‌اند ماده معمولی که به شکل ستارگان و ابرهای گرد و غبار و توده‌های عظیم گاز دیده می‌شود، عامل حدود ۱۵ درصد از این نیروی گرانشی است. دانشمندان بقیه این نیروی گرانشی عظیم را به ماده مرموزی با نام ماده تاریک نسبت داده‌اند که جز با اثر گرانشی‌اش به هیچ روش شناخته‌شده دیگری قابل تشخیص نیست.

هرچند با اطلاعات جدیدتر از جمله نقشه‌های تلسکوپ فضایی پلانک متوجه شده‌ایم که ماده تاریک ۲۶.۸ از محتوای ماده/انرژی عالم را تشکیل می‌دهد، اما ماهیت آن هنوز یک معما است. در صدر فهرست کاندیداهای ماده تاریک، ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف یا WIMP قرار دارند. آکسیون‌ها که ذراتی به مراتب سبک‌تر و سردترند، در ردیف بعدی جای گرفته‌اند. آشکارسازهای متعددی در سراسر دنیا به دنبال شکار این دو نامزد ماده تاریک هستند. پیش از این سیگنال‌هایی از WIMP دیده شده بود، اما این مشاهده‌ها قطعی نبودند، حال آنکه تنها مورد مشاهده سیگنال اکسیون، بعدها رد شد.

پرونده اکسیون

به گفته بک، اتصالات جوزفسون راه جدیدی را برای شکار اکسیون‌ها فراهم می‌آورد. در این مدارها، یک لایه فلز معمولی بین دو لایه ابررسانان ساندویچ شده و جفت‌ ذراتی از الکترون‌ها از یک لایه ابررسانا به لایه دیگر تونل زده و بدون هیچ مقاومتی عبور می‌کند.

با توجه به این که معادلات توصیف کننده این جریان و حرکت اکسیون مشابه هم هستند، بک بر این باور است که وقتی یک اکسیون به اتصال جوزفسون برخورد می‌کند، زوج الکترون‌های اضافی بین دو لایه جریان می‌یابند. از آنجا که اکسیون‌ها به طور دائم از فضا می‌بارند، او چنین استدلال کرده که احتمالا آنها هم اکنون اثر خود را بر اتصالات جوزفسون گذاشته‌اند، و باید نتایج حاصله از آزمایشگاه‌هایی را که از این مدار استفاده می‌کنند، به این منظور جستجو کرد. او می‌گوید که گروه لفلاچ، که به دنبال ماده تاریک نمی‌گشتند، به طور تصادفی از عوامل درستی در آزمایش‌های خود استفاده کردند که احتمال پیدا شدن اکسیون‌ها را بیشتر کرده است. بک می‌گوید: "تنها انواع خاصی از اتصالات جوزفسون مناسب استفاده به عنوان آشکارساز اکسیون هستند".

جریان سرگردان

او از این سیگنال برای تخمین تعداد اکسیون‌هایی که به پیوند برخورد می‌کند، استفاده کرد؛ که تعداد آن ۱۰۱۱ (صد میلیارد) و جرم‌شان به ۰.۱۱ میلی الکترون ولت می رسد. این جرم یک میلیارد برابر کم‌تر از جرم الکترون است.

به گفته لفلاچ هنوز این احتمال وجود دارد که این پیک ناشناخته ناشی از اثر جریان الکتریکی سرگردان باشد، در نتیجه یکی باید این آزمایش‌ها را تکرار کند تا ببیند که این سیگنال باز هم دیده می‌شود یا نه؟ پسکئوال سرپیکو از CNR یا مرکز ملی فرانسه برای تحقیق علمی می‌گوید که ادعای بک ارزش تحقیق بیشتر را دارد. اگر سیگنالی مشابه در اتصالات دیگر جوزفسون دیده شود، در آن صورت می‌توان از براورد جرم بک برای هدایت پژوهش‌های اکسیون در آزمایش‌های بزرگ‌تری همچون ADMX دانشگاه واشنگتن استفاده کرد.

مجید جویا

منبع: newscientist

منبع مقاله: prl.aps.org

نقل از بیگ بنگ

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات