تطوير "راديو فضائي" للبحث عن أشكال خفيفة للمادة المظلمة

قام فريق دولي من الفيزيائيين بتطوير مادة ثنائية الأبعاد تعتمد على مركب من المنغنيز والبزموت والتيلوريوم، وهي قادرة على إنتاج توهج ضوئي عند تفاعلها مع الأكسيونات.

ويصف علماء الفلك تلك الأكسيونات بأنها جسيمات افتراضية من أشكال المادة المظلمة الخفيفة. وسيصبح هذا المركب أساسا لـ"راديو فضائي" قادر على البحث عن آثار الأكسيونات في الفضاء المحيط، وفقا لما أفادت به كلية لندن الملكية.

وأوضح ديفيد مارش الباحث في الكلية:" يمكننا الآن تصميم كاشف للمادة المظلمة يكون في جوهره نظيرا فضائيا لراديو السيارات، وسيلتقط الإشارات الصادرة عن المجرة بأكملها وسيبحث تدريجيا عن ترددات نتوقع إيجاد أكسيونات عليها. ومن خلال هذا "الراديو الفضائي" سنتمكن عاجلا أم آجلا من العثور على هذه الجسيمات أو التأكد من عدم وجودها."

وأشار الباحثون إلى أن هياكل ثنائية الأبعاد مصنوعة من تيلوريد البزموت والمنغنيز ستشكل أساسا لهذا "الراديو الفضائي"، وسيتميز هذا المركب بخصائص مغناطيسية وكوانتية وبصرية غير عادية، مع إمكانية اختراق نوعين من التناظر الفيزيائي داخله، وهما تناظر التكافؤ وتناظر الزمن.

وأضاف الفيزيائيون أن هذه الخصائص تتيح إنشاء تذبذبات مستقرة داخل البلورات تشبه الأكسيونات في خصائصها. وسبق أن حاول العلماء إنشاء ما يسمى بـ" شبه الجسيمات" على شكل الأكيونات في مواد غريبة أخرى، لكنها كانت ضعيفة جدا لدراستها أو استخدامها في البحث عن جسيمات المادة المظلمة الحقيقية.

إقرأ المزيد

إنشاء خريطة مفصلة للكون في أول 380 ألف سنة من وجوده

واكتشف الفيزيائيون أنه يمكن تعزيز هذه التذبذبات الكوانتية باستخدام شكل ثنائي الأبعاد من تيلوريد البزموت والمنغنيز يحتوي على بضع طبقات ذرية فقط. وأظهرت التجارب أنه يمكن اكتشاف شبه جسيمات الأكسيون عن طريق توصيل أقطاب كهربائية بغشاء من تيلوريد البزموت والرصاص، وتمرير تيار كهربائي عبره، ومراقبة تذبذباته باستخدام الليزر والمجاهر الذرية.

وإذا اصطدم أكسيون حقيقي يشبه جسيما بالكاشف، فسيؤدي ذلك إلى ظهور وميض ضوئي خافت وملحوظ. ويمكن بهذه الطريقة البحث عن جسيمات المادة المظلمة الخفيفة في نطاق كتلة يتراوح بين 0.01 و0.1 إلكترون فولط، وهو مجال لا تغطيه الأدوات العلمية الحالية.

ويتوقع العلماء أن هذه البحوث ستقدم إجابة قاطعة خلال 15 عاما حول وجود الأكسيونات بهذه الكتل، كما تشهد العديد من الأرصاد الفلكية.

يذكر أن عمليات البحث غير المثمرة عن المادة المظلمة "الثقيلة" دفعت بعلماء الكونيات إلى افتراض أنها قد تتكون من الأكسيونات، وهي جسيمات خفيفة جدا تشبه النيوترينو في الكتلة والخصائص. وفشلت المحاولات الأولى لاكتشافها، لكن قبل خمس سنوات عثر كاشف XENON 1T عن أدلة محتملة على وجودها. وشكك العلماء في هذه النتائج عام 2022 بعد تحليل بيانات أولية واردة من كاشف XENONnT فائق القدرة.

المصدر: تاس

رصد محتمل لجسيم بعيد المنال.. هل نحن على أعتاب فك لغز المادة المظلمة؟!

قد يكون علماء الفيزياء في المركز الأوروبي للأبحاث النووية (CERN) على أعتاب اكتشاف علمي كبير حيث رصدوا إشارات أولية تدل على وجود جسيم بعيد المنال يعرف بـ "التوبونيوم" (toponium).