پژوهشگران راهی ابتکاری برای شناسایی ماده‌ی تاریک ارائه کردند
پژوهش‌های دانشگاه چالمرز با همکاری مؤسسه‌ی فناوری فدرال زوریخ، راهی امیدوارکننده برای شناسایی ذرات گریزان ماده‌ی تاریک از طریق پاسخ‌های اتمی جدید در مواد آشکارساز پیشنهاد می‌کند.
محاسبات جدید به پژوهشگران امکان می‌دهد پیش‌بینی‌های دقیقی درباره‌ی ماهیت و قدرت فعل و انفعالات بین ماده‌ی تاریک و الکترون‌ها انجام دهند. چیزی که پیش از این امکان‌پذیر نبود.
«ریکاردو کاتینا» (Riccardo Catena) دانشیار دانشکده‌ی فیزیک چالمرز در این‌باره گفت: «تحقیقات جدید ما درباره‌ی این پاسخ‌های اتمی خصوصیات موادی را که تا کنون پنهان مانده‌اند، آشکار می‌سازد. زیرا با استفاده از هیچ یک از ذراتی که امروز در دسترس ماست، نمی‌توان این پاسخ‌های اتمی را بررسی کرد و فقط ماده‌ی تاریک می‌تواند آن‌ها را آشکار کند.»
به ازای هر ستاره، کهکشان یا ابر گرد و غباری که در فضا قابل مشاهده است، پنج برابر ماده‌ی نامرئی وجود دارد که با عنوان «ماده‌ی تاریک» شناخته می‌شود. بنابراین کشف روش‌هایی برای تشخیص این ذرات ناشناخته که چنین بخش قابل توجهی از جهان و از جمله راه شیری را تشکیل می‌دهند، در فیزیک ذرات نجومی یک اولویت است. در برنامه‌های جست‌وجوی جهانی ماده‌ی تاریک، آشکارسازهای بزرگی در اعماق زمین ساخته شده است تا ذرات را هنگامی که از هسته‌ی اتم خارج می‌شوند تشخیص دهند.
هرچند تاکنون، این ذرات اسرارآمیز شناسایی نشده‌اند ولی به گفته‌ی پژوهشگران دانشگاه چالمرز، یک توضیح احتمالی می‌تواند این باشد که ذرات ماده‌ی تاریک از پروتون‌ها سبک‌تر هستند و به همین دلیل باعث پس زدن هسته نمی‌شوند. تصور کنید که یک توپ پینگ‌پنگ به یک توپ بولینگ برخورد می‌کند. بنابراین یک راه امیدوار کننده برای غلبه بر این مشکل می‌تواند انتقال تمرکز از هسته به الکترون باشد که بسیار سبک‌تر است.
پژوهشگران در مقاله‌ی اخیر خود توضیح داده‌اند که چگونه ذرات ماده‌ی تاریک می‌توانند با الکترون اتم‌ها برهم‌کنش داشته باشند. آن‌ها پیشنهاد می‌کنند که نرخی که ماده‌ی تاریک می‌تواند الکترون‌ها را از اتم بیرون کند به چهار پاسخ مستقل اتمی وابسته است که سه تا از آن‌ها پیش از این شناسایی نشده بود. آنان روشی را محاسبه کرده‌اند که طی آن الکترون‌ها در اتم‌های عناصر آرگون و زنون، که در بزرگترین آشکارسازهای امروزی استفاده می‌شود، به لحاظ تئوری باید به ماده‌ی تاریک پاسخ دهند.
نتایج این پژوهش که طی یک همکاری جدید با فیزیکدان ماده‌ی چگال، «نیکولا اسپالدین» (Nicola Spaldin) و گروه او در مؤسسه‌ی فناوری فدرال زوریخ انجام شده، در نشریه‌ی Physical Review Research به چاپ رسیده است.
در حالی که در روزهای گذشته دانشمندان با استفاده از رصدهای تلسکوپ فضایی هابل، به نقص دانش ما از رفتار ماده‌ی تاریک اشاره کرده بودند، این پژوهش می‌تواند راهکاری برای بهبود دانسته‌های ما از ویژگی‌های این ماده‌ی اسرارآمیز باشد.
«تیمون امکن» (Timon Emken) پژوهشگر ماده‌ی تاریک در گروه فیزیک دانشگاه چالمرز اشاره کرد: «ما سعی کردیم تا جای ممکن موانع پژوهشی در این حوزه را برطرف کنیم. این مقاله در یک نشریه‌ی دسرسی آزاد منتشر شده و کد علمی برای محاسبه‌ی پاسخ اتمی، منبع‌باز و در اختیار هر کسی است که می‌خواهد از پژوهش ما بیشتر بداند.»
عکس کاور: طرحی گرافیکی از هاله‌ی ماده‌ی تاریک
Credit: AP
منبع: Phys.Org
