شکار بزرگترین راز کیهان؛ آیا دانشمندان برای نخستین بار ماده تاریک را دیدهاند؟
دانشمندان میگویند ممکن است برای نخستین بار ردپای مستقیم یک ذره ماده تاریک را ثبت کرده باشند؛ کشفی که در صورت تأیید میتواند یکی از بزرگترین معماهای فیزیک مدرن را حل کند. با این حال، پژوهشگران هنوز محتاطاند و برای اعلام رسمی این کشف به دادههای بیشتری نیاز دارند.
پس از نزدیک به یک قرن جستوجو، دانشمندان اکنون با یک سیگنال مرموز مواجه شدهاند که ممکن است نخستین شواهد مستقیم از ماده تاریک باشد؛ مادهای نامرئی که تصور میشود حدود ۸۵ درصد جرم جهان را تشکیل میدهد.
این سیگنال توسط پژوهشگران پروژه LUX-ZEPLIN یا LZ شناسایی شده است؛ آزمایشی عظیم که هدف آن یافتن ذرات ماده تاریک در اعماق زمین است.
اسکات کراویتز، استادیار فیزیک دانشگاه تگزاس در آستین و از اعضای تیم تحلیل دادههای LZ، میگوید این یافته هنوز قطعی نیست، اما پژوهشگران تاکنون توضیح معمول و شناختهشدهای برای یکی از برهمکنشهای مشاهدهشده پیدا نکردهاند.
او میگوید در میان تعداد زیادی از برهمکنشهای ثبتشده، یک مورد وجود داشته که با هیچیک از پسزمینههای شناختهشده سازگار نبوده و همین موضوع توجه دانشمندان را جلب کرده است.
یک سیگنال مرموز در اعماق زمین
آزمایش LZ در تأسیسات تحقیقاتی زیرزمینی Sanford در عمق حدود یک مایلی زیر سطح زمین قرار دارد؛ محیطی که برای محافظت از آشکارساز در برابر ذرات و تشعشعات مزاحم سطح زمین انتخاب شده است.
این آشکارساز برای ثبت برخورد احتمالی ذرات با اتمهای زنون طراحی شده است.
در یکی از سناریوهای مورد بررسی، اگر یک ذره فرضی ماده تاریک موسوم به WIMP با یک اتم زنون برخورد کند، این برخورد میتواند باعث ایجاد نور و الکترون شود. آشکارساز LZ همین نشانههای بسیار ضعیف را دنبال میکند.
اما مشکل اینجاست که هر سیگنال غیرعادی الزاماً به معنای کشف ماده تاریک نیست.
هنوز احتمال یک توضیح معمولی وجود دارد
پژوهشگران میگویند سیگنال مشاهدهشده ممکن است ناشی از ماده تاریک باشد، اما گزینههای دیگری مانند پرتو گاما، نوترون یا انواع دیگر ذرات شناختهشده نیز هنوز مطرح هستند.
چالش اصلی اکنون این است که دانشمندان اطمینان پیدا کنند سیگنال ثبتشده واقعاً ویژگیهایی دارد که نمیتوان آن را با هیچیک از ذرات و برهمکنشهای شناختهشده توضیح داد.
به گفته کراویتز، انرژی این رویداد و الگوی خاص آن با چیزی که از برهمکنشهای پسزمینه انتظار میرود، مطابقت ندارد؛ موضوعی که احتمال یک کشف بزرگ را افزایش داده است.
ماده تاریک چیست؟
ماده تاریک برخلاف نامش لزوماً «ناشناخته» از نظر وجود نیست. دانشمندان مدتهاست شواهد غیرمستقیمی از وجود آن در اختیار دارند.
مشکل اینجاست که ماده تاریک نور را به شکلی که بتوانیم مستقیماً ببینیم منتشر یا جذب نمیکند؛ بنابراین نمیتوان آن را مانند ستارهها یا سیارات با تلسکوپ مشاهده کرد.
دانشمندان وجود آن را عمدتاً از اثر گرانشیاش استنباط میکنند. گرانش ماده تاریک به نگه داشتن ستارهها، گازهای میانستارهای و دیگر اجرام در ساختار کهکشانها کمک میکند.
به بیان ساده، چیزی که دیده نمیشود اما اثر گرانشی آن قابل مشاهده است، یکی از مهمترین سرنخهای وجود ماده تاریک محسوب میشود.
چرا این کشف میتواند تاریخی باشد؟
پروژه LZ از سال ۲۰۲۱ با همکاری حدود ۲۰۰ پژوهشگر در تلاش است تا ماده تاریک را بهصورت مستقیم شناسایی کند.
اکنون این سیگنال جدید موجی از هیجان را در میان اعضای تیم ایجاد کرده است؛ اما آنها هنوز برای اعلام کشف قطعی عجله ندارند.
پژوهشگران میگویند باید چند ماه دیگر داده جمعآوری شود تا مجموعه اطلاعات بزرگتری برای بررسی این رویداد در اختیار داشته باشند.
کراویتز میگوید دانشمندان ممکن است در آستانه نخستین کشف قطعی ماده تاریک به این شیوه باشند؛ کشفی که در صورت تأیید، میتواند درک ما از ساختار جهان را دگرگون کند.
در حال حاضر، دانشمندان فقط یک سیگنال مرموز در اختیار دارند؛ اما اگر بررسیهای آینده نشان دهد این سیگنال واقعاً متعلق به ماده تاریک بوده، بشر ممکن است سرانجام برای نخستین بار یکی از مرموزترین اجزای کیهان را مستقیماً شکار کرده باشد.
منبع: Texas Public Radio / Texas Standard
