تبدیل “ماده تاریک” به نور، راهی برای پی بردن به اسرار آن

بیگ بنگ: مدت ها پیش، ما نظریه اتمی مواد را داشتیم. دانشمندان می دانستند که هوا واقعی است، چرا که می توانستیم حرکت آن میان برگ های درختان را ببینیم، هر چند خود هوا نامرئیست. به همین ترتیب ما تاثیر نیروی نامرئی دیگری در جهان هستی را در حرکت ستاره ها درون کهکشان ها مشاهده می کنیم. اما هنوز نمی دانیم این ماده تاریک مرموز از چه ساخته شده است.

تبدیل ماده تاریک به نور، راهی برای پی بردن به اسرار آن

تبدیل ماده تاریک به نور، راهی برای پی بردن به اسرار آن

به گزارش بیگ بنگ، در حال حاضر نسل جدیدی از آشکارسازها (از جمله آشکارسازی که در معدن طلا در ویکتوریا در حال ساخت است) به ما این امید را می دهند که در نهایت نوری در ماده تاریک ایجاد کنیم.

نوری در تاریکی

برخی مدل ها پیش بینی می کنند که هر ذره ای که ماده تاریک را تشکیل می دهد، پاد ذره ی خود را نیز دارد. این امر منجر به این پیش بینی خارق العاده می شود که اگر هر دو ذره ماده تاریک (ماده تاریک و پاد ماده آن) با هم واکنش دهند، به صورت تشعشع یا ذراتی عجیب و غریب، خود را نشان می دهند. اگر این واکنش ویرانگر منجر به تولید ذرات شود، آنگاه آشکارسازهای فضایی مثل طیف سنج مغناطیسی آلفا (AMS) مستقر در ایستگاه فضایی بین المللی، ممکن است مقادیر غیر معمولی از آنچه ” پوزیترون ” نامیده می شود را تشخیص دهند. اما اگر این نابودی منجر به تشعشع شود (یا اگر پوزیترون ها یکدیگر را نابود کنند) این تشعشع به شکل اشعه های گامای پر انرژی خواهد بود که می توانند توسط تلسکوپ اشعه گامای فرمی ناسا مستقر در مدار زمین، تشخیص داده شوند.

آشکارساز طیف سنج مغناطیسی آلفا (AMS) که برای شکار ماده تاریک روی ایستگاه فضایی بین المللی نصب شده است.

در این صورت، سیگنال در جایی که ماده تاریک بیشتری وجود دارد، قوی تر خواهد بود. این مکان می تواند جایی در نزیکی مرکز کهکشان ما باشد که به علت گرانش بسیار زیاد ستارگان پر جرم و سیاهچاله ها فشرده شده است. متاسفانه سیاهچاله ها و یا انفجار ستاره ها نیز می توانند سینگال هایی مشابه نابودی ماده تاریک ایجاد کنند. این امر تفکیک سیگنال های ناشی از نابودی ماده تاریک با سیگنال های حاصل از سیاهچاله ها یا ابرنواخترها را مشکل می کند.

با این حال، اگر ما قادر به یافتن حجم انبوهی از ماده تاریک باشیم که به روشنی در حال تبدیل شدن به اشعه گاما باشد، و در آن نزدیکی هم هیچ ستاره ای وجود نداشته باشد، می توانیم با اعتماد بالایی بگوییم که اثراتی از ماده تاریک را مشاهده کرده ایم. خوشبختانه، اجرامی مثل کهکشان های کوتوله کروی بسیار کم نور، به دور کهکشان راه شیری در حال گردش هستند، اما متاسفانه هیچ اشعه گامایی از این اجرام تشخیص داده نشده است. اگرچه نکات قابل توجهی درون آنها وجود دارد.

شتاب دهنده بزرگ هادرون در سرن بدنبال آشکارسازی ذرات ماده تاریک

شتاب دهنده بزرگ هادرون در سرن بدنبال آشکارسازی ذرات ماده تاریک

جهت تایید ماهیت ماده تاریک، هیچ جایگزینی برای تشخیص مستقیم آزمایشگاهی وجود ندارد. ممکن است در خلال برخوردها در شتاب دهنده بزرگ هادرون در سرن، ماده تاریک تولید شود. حضور ماده تاریک را می توان با یک محاسبه خطیر نشان داد: ما مقدار انرژی وارد شده و خارج شده از شتاب دهنده را اندازه گیری میکینم؛ اگر به میزان انرژی افزوده نشده بود، می فهمیم که مقداری از انرژی به شکل ماده تاریک فرار کرده است.

حفاری برای طلای تاریک

در مدت زمانی که شما این مقاله را می خوانید، این احتمال وجود دارد که یک اتم از بدن شما توسط ذرات ماده تاریک دور شده باشد، هر چند قادر به احساس آن نیستید. با کمک یک کنسرسیوم بین المللی متشکل از دانشگاه ها، آژانس های تحقیقاتی و صنایع، ما در حال ساخت یک آزمایشگاه فیزیک زیر زمینی بنام (Stawell  SUPL )هستیم که یک کیلومتر زیر زمین و در معدن طلایی در “استاول ویکتوریا” واقع شده است، این مکان خانه ی نخستین آشکارساز ماده ی تاریک خواهد بود.

تصویری از دانشمندان در آزمایش SABRE در معدن طلای استاول ویکتوریا

تصویری از دانشمندان در آزمایش SABRE در معدن طلای استاول ویکتوریا

سنگ ها و صخرها های فوقانی در این معدن باعث بلاک کردن تشعشعات رسیده از فضا می شوند. بلاک کردن تشعشعات فضایی، این امر را تضمین می کند که تنها ماده تاریک شبح مانند قادر به عبور از صخره ها و سنگها بوده و گاهی با آشکارساز برخورد می کند. آزمایش SABRE متشکل از کریستال های فوق خالص شده سدیم یدید ترکیب شده با تالیوم است که سطح تشعشع بسیار پایینی دارد. این کریستال های منحصر به فرد که توسط پروفسور دانشگاه پرینستون، فرانک کالاپریک ساخته شده اند، گاهی به وسیله ی ذرات ماده تاریک مورد اصابت قرار می گیرند که منجر به پس زدن هسته ی یک اتم می شود.

اتم در نتیجه این برخورد انرژی فوق العاده زیادی پیدا کرده، و در نهایت این انرژی را به شکل اشعه گاما آزاد می کند. کریستال های سدیم یدید که به خودی خود جرقه زن های طبیعی هستند، این اشعه گاما را جذب کرده و تولید نوری می کنند که توسط دوربین های حساس مستقر در اطراف برخورد، تشخیص داده می شود. بنابراین برای شکار ماده تاریک، ما به دنبال نور ضعیفی در تاریکی هستیم. ما امیدواریم که در نهایت بتوانیم مقداری نور در ماده تاریک ایجاد کرده و بینشی نسبت به این ماده اسرارآمیز که بیش از ۵ برابر کل ماده باریونی در جهان را تشکیل می دهد، به دست آوریم.

ترجمه: آرش همایون فرد / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: theconversation.com

image_pdfimage_print
(26 نفر , میانگین : 4٫88 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=38061
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *