شواهدی از “بوزون تاریک” ارائه شد!

فیزیکدانان به دنبال شکار ذره‌ای هستند که از دور شدن کهکشان‌ها از یکدیگر جلوگیری می‌کند. آن‌ها در آزمایشات خود به نتایج متناقضی دست یافتند، یکی از این آزمایش‌ها نتوانست نتیجه دلخواه را ایجاد کند، اما آزمایش دیگر امیدها را برای تداوم جستجوها زنده نگه داشته است.

AXZPDLWsTihnWwZEgK

بوزون‌های تاریک به نامزدهای ماده تاریک اطلاق می‌شود که بر پایه ذراتِ حامل نیرو هستند و البته نیروی زیادی با خود حمل نمی‌کنند. برخلاف بوزون‌هایی که آشنایی بسیاری با آن‌ها داریم (مثل فوتون‌هایی که به مولکول‌ها وصل می‌شوند و گلوئون‌هایی که هسته‌های اتم را کنار یکدیگر نگه می‌دارند)، تبادل بوزون‌های تاریک تاثیر اندکی بر محیط پیرامون آن‌ها می‌گذارد. از سوی دیگر، اگر آن‌ها وجود داشته باشند، انرژی جمعی‌شان می‌تواند نقش اصلی را در ساخت «ماده تاریک» داشته باشد؛ جرم گمشده‌ای که گرانش مورد نیاز را برای نگه داشتن اجرام کیهانی فراهم می‌کند.

متاسفانه، احتمال وجود چنین بوزون‌هایی بسیار کم است و به میزان شناسایی زمزمه‌ای در دل طوفان دشوار است. با این حال، از نظر یک فیزیکدان، اگر آزمایش مناسبی تدارک دیده شود، امکان شناسایی زمزمه در میان طوفان وجود دارد. محققان موسسه فناوری ماساچوست و محققان دانشگاه آرهوس دانمارک دست به دو مطالعه جداگانه زدند. آنها به دنبال شناسایی موقعیت الکترون در یک ایزوتوپ در هنگام تغییر سطوح انرژی آن بودند. اگر الکترون نوسان می‌کرد، می‌بایست آن را نشانه‌ای از تلنگر بوزون تاریک به حساب آورد. از دید نظری، آن بوزون از برهم‌کنش میان الکترون در حال گردش و کوارک‌هایی پدید می‌آید که نوترون‌های درون هسته اتم را تشکیل می‌دهند.

تیم تحت سرپرستی MIT از چند ایزوتوپ ایتربیوم(ytterbium) در آزمایش خود استفاده کرد، اما محققان دانشگاه آرهوس از عنصر کلسیم استفاده کردند. دانشمندان داده‌های هر دو آزمایش را روی نموداری قرار دادند که مخصوصِ اندازه‌گیریِ این نوع حرکات در ایزوتوپ‌ها بود. اگرچه آزمایش مبتنی بر کلسیم طبق پیش‌بینی عمل کرد، اما آزمایش ایزوتوپ ایتربیوم انحراف ِ آماری معناداری ثبت نمود. البته این دستاوردی نیست که به جشن گرفتن نیاز داشته باشد، باید به مطالعه در این زمینه ادامه داد. باید این قضیه شفاف‌سازی شود که چرا یکی از آزمایش‌ها به نتیجۀ عجیبی دست یافت و دیگری به هیچ نتیجه‌ای نرسید.

اما پی‌بردن به اینکه چه چیزی یک چهارم از جهان ما را تشکیل می‌دهد، یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌ها در علم است. بنابراین، هر دستاورد کوچکی در این حوزه به هیجانات بزرگی منتهی می‌شود. اضافه کردن انواع جدیدی از ذرات حامل نیرو به مدل استاندارد در فیزیک رد نشده، اما یافتن یک ذره از این نوع می‌تواند گام بزرگی محسوب شود. سال گذشته، فیزیکدانان ذراتی را کشف کردند که با زوایای عجیبی حرکت می‌کردند. آنها این حرکت را نشانه‌ای از وجود یک نیروی ناشناخته در نظر گرفتند.

به طور مشابه، تعداد الکترون‌هایی که در آزمایش ماده تاریک XENON1T جهش می‌کردند، ابتدای سال جاری موجب تعجب دانشمندان شد. بنابراین، گمانه‌زنی‌ها بر سر وجود یک نامزد ماده تاریک فرضی تحت عنوان آکسیون قوت گرفت. اگرچه این نتایج بسیار جالب است، اما دانشمندان بارها و بارها در گذشته دلسرد شده‌اند. در سال ۲۰۱۶، شایعه شد که نوعی از نامزد ماده تاریک به نام بوزون مادالا در میان داده‌های حاصل از برخورد دهنده هادرونی بزرگ شناسایی شده است.

می‌توان این ذره را به عنوان نسخۀ تاریکی از بوزون هیگز در نظر گرفت. مرکز سرن سوئیس آب پاکی را روی دست دانشمندان ریخت و به شایعات بر سر این ذره پایان داد. البته این بدان معنا نیست که چنین ذره‌ای وجود ندارد؛ مسئله این است که کماکان نمی‌توان آن را با درجه اطمینان بالایی تایید کرد. برخورد دهنده‌های بزرگتر، تجهیزات حساس‌تر و روش‌های جدید و هوشمندانه‌تر شاید بتوانند روزی ما را به جواب دلخواه‌مان برسانند. جزئیات بیشتر این پژوهش طی دو مقاله در نشریۀ Physical Review Letters در اینجا و اینجا منتشر شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید