ذرات ماده تاریک را کجا بیابیم؟
ماده تاریک چیزی است که فیزیکدانان را به دردسر انداخته، این ماده در هر جای جهان وجود دارد، گویی قصد ندارد پیدا شود. با نگاه دقیقی به داده های موجود نتوانستیم هیچ «فوتون تاریکی» را کشف کنیم – ذراتی که نیروهای اجرام سایه دار را توصیف می کنند. این مسئله منکر وجود آنها نیست، اما مکان های کمی را باقی می گذارد.
از سال ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۸، فیزیکدانان در آزمایشگاه شتاب دهندۀ ملی در دانشگاه استنفورد کالیفرنیا ماده و پادماده را با یکدیگر مخلوط کردند و در میان بقایای آن به دنبال اسرار پنهان گشتند. تا به امروز، محققان در حال بررسی داده های بدست آمده بودند تا نشانه هایی از یکی از بزرگترین اسرار علم پیدا کنند – تمام این ماده تاریک، جهان ما را تشکیل داده است.
حتی یکبار مجموع جرم ستارگان و گرد و غبار و گاز را با هم جمع زدیم اما هنوز گرانش کافی برای توضیح علت چسبندگی این مواد را در اختیار نداشتیم. حتی حاصل جمع ما اشتباه بود – احتمالش وجود دارد اما کم است – یا ممکن است مواد بیشتری در آن وجود داشته باشد که ما نمی بینیم. این امکان وجود دارد که ماده ی تاریک توده هایی متراکم از ماده عادی باشد که رفتار عجیبی دارد یا ابعاد عجیب و غریب طوری بهم پیچ و تاب خورده باشند که قادر به شناسایی آن نباشیم.
یا ممکن است یک نوع متفاوت از ماده ی تاریک وجود داشته باشد. یک نوع تاریک تر. این خانوادۀ ذرات تاریک هنوز براساس کتاب های درسی فیزیک رفتار می کند. به عبارت دیگر، ممکن است نیروهایی بین انواع مختلف الکترون های ماده تاریک یا کل اتم های تاریک وجود داشته باشند. درست همانطور که فوتون ها نیروهای الکترومغناطیسی را تعدیل می کنند، ممکن است فوتون‌های «تاریکی» وجود داشته باشند که بین این ذرات ماده تاریک در رفت و آمد باشند.
اگر این مواد وجود داشته باشند، فوتون‌های تاریک قطعأ خواص معینی خواهند داشت که حضور آنها را در داده های برخورد ذرات نشان خواهد داد. یوری کولومنسکی، فیزیکدان بخش علوم هسته‌ای در آزمایشگاه برکلی در کالیفرنیا گفت: «اثر (امضای) یک فوتون تاریک در ردیاب خیلی خیلی ساده است: یک فوتون پر انرژی بدون هیچ فعالیتی.»
تاکنون، هیچ نشانه‌ای از این اثرات انگشتِ فوتون تاریک در انرژی‌های رسیده به شتاب سنج ها در آزمایش BaBar کشف نشده است. سخنگوی این تحقیق، میکائیل رونی گفت: «این مسئله وجود فوتون های تاریک را رد نمی کند، اما نتایج آزمایش BaBar به محل اختفای آنها محدود است و قطعأ وجود یک اسرار جالب دیگر در ارتباط با خاصیت زیراتمی ذره ای به نام «میون» را رد می‌کند.»
میون یک ذرۀ ابتدایی باردار است که شبیه الکترون نیست. مدل استاندارد فیزیک – بهترین نظریه برای شرح چگونگی فعل و انفعال ذرات – میون را توصیف می‌کند. مشکل به یکی از خواص بنیادی میون به نام اسپین مربوط می شود. اسپین دقیقأ شبیه مدلش نیست. اندازه‌گیری‌های اولیه که در آزمایشگاه ملی بروکهاون انجام شد به میزان ۰٫۰۰۰۲ درصد با پیش بینی ها فاصله دارند. چه چیزی باعث این ناهنجاری می شود؟ چه کسی می داند. اما فطعأ فوتون‌های تاریک مسئول آن نیستند.
کولومنسکی گفت: «فوتون‌های تاریک می توانند پلی بین این شکاف پنهان بین ماده تاریک و دنیای ما باشند، بنابراین هیجان انگیز است اگر آن را دیده باشیم.» این دقیقأ ناقوس مرگ برای دوقلوی سایه دار فوتون نیست و آزمایشات قدرتمندتری از قبل شروع شده‌اند تا جستجوی فیزیک پنهان را ادامه دهند. اما یافتن آن همچنان کاری عجیب است. بستن درها و کوچک کردن پنجره ها به اندازۀ الهامات بزرگ علم هیجان انگیز نیست. اما همانطور که «فیزیک تاریک» جالب به نظر می رسد، تمرکز بر یافتن پاسخی برای سئوالمان به مراتب سازنده‌تر است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.
برگرفته از sciencealert
