المادة المظلمة: إنها غير مرئية ، ومراوغة ، ومثيرة للجدل ... وهي كذلك في كل مكان - في الكون ، نعم ، ولكن بشكل خاص في عالم الفيزياء الفلكية ، حيث يحاول الباحثون بشكل مكثف الكشف عن هويتها الحقيقية لعقود.
الآن ، أعلن العلماء في تجربة Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) الدولية عن اكتشاف جسيم يُعتقد أنه يتكون من مادة مظلمة: جسيم ضخم ضعيف التفاعل ، أو WIMP. وفقًا لبيان صحفي صادر عن جامعة تكساس إيه آند إم (التي يعد عالمها الفيزيائي عالي الطاقة روباك ماهاباترا باحثًا رئيسيًا في التجربة) ، حدد SuperCDMS إشارة تشبه WIMP عند مستوى 3 سيغما ، مما يشير إلى فرصة بنسبة 99.8 في المائة لاكتشاف فعلي - "تلميح ملموس" كما يطلق عليه.
قال ماهاباترا: "في الفيزياء عالية الطاقة ، يُدَّعى الاكتشاف فقط بخمسة سيجما أو أفضل". "هذا بالتأكيد مثير للغاية ، ولكنه غير مقنع تمامًا بالمعايير. نحن بحاجة فقط إلى المزيد من البيانات للتأكد. في الوقت الحالي ، علينا أن نعيش مع هذا التلميح المحير لإحدى أكبر الألغاز في عصرنا ".
إذا كان هذا بالفعل WIMP ، فستكون هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ملاحظة مثل هذا الجسيم مباشرة ، مما يضفي مزيدًا من التبصر حول ماهية المادة المظلمة ... أو لا.
نادرا ما تتفاعل WIMPs مع المواد الطبيعية وبالتالي يصعب اكتشافها. يعتقد العلماء أنهم يرتدون من حين لآخر ، أو ينتشرون مثل كرات البلياردو من النوى الذرية ، تاركين وراءهم كمية صغيرة من الطاقة التي يمكن تعقبها بواسطة أجهزة الكشف في أعماق الأرض ، مصادمات الجسيمات مثل مصادم هادرون الكبير في CERN وحتى الأدوات في الفضاء مثل مطياف ألفا المغناطيسي (AMS) مثبت على محطة الفضاء الدولية.
تجربة CDMS ، التي تقع على بعد نصف ميل تحت الأرض في منجم سودان في شمال ولاية مينيسوتا ويديرها مختبر المسرعات الوطني التابع لوزارة الطاقة بالولايات المتحدة ، تبحث عن مادة مظلمة منذ عام 2003. تستخدم التجربة تقنية كاشف معقدة للغاية وتحليل متقدم تقنيات لتمكين الأهداف المبردة بالبرودة الجدارية (درجة حرارة الصفر المطلق تقريبًا عند -460 درجة فهرنهايت) أهداف الجرمانيوم والسيليكون للبحث عن الارتداد النادر لجسيمات المادة المظلمة.
يأتي هذا الكشف الذي تم الإعلان عنه حديثًا في الواقع من البيانات التي تم الحصول عليها أثناء مرحلة سابقة من التجربة.
قال ماهاباترا: "هذه النتيجة من البيانات المأخوذة قبل بضع سنوات باستخدام كاشفات السيليكون المصنعة في ستانفورد والتي أصبحت الآن معطلة". "دفعنا الاهتمام المتزايد بمنطقة WIMP ذات الكتلة المنخفضة إلى استكمال تحليل تعرض كاشف السليكون ، وهو أقل حساسية من الجرمانيوم لكتل WIMP فوق 15 جيجا إلكترون فولت [واحد GeVa يساوي مليار فولت إلكترون] ولكنه أكثر حساسية للكتل الدنيا. أسفر التحليل عن ثلاثة أحداث ، والخلفية المقدرة 0.7 حدثًا. "
على الرغم من أن ماهاباترا يقول إن النتيجة مشجعة بالتأكيد وتستحق المزيد من التحقيق ، إلا أنه يحذر من أنه لا ينبغي اعتبارها اكتشافًا حتى الآن.
قال ماهاباترا: "نحن متأكدون بنسبة 99.8 في المائة فقط ، ونريد أن نكون على يقين بنسبة 99.9999 في المائة". "في 3-سيغما ، لديك تلميح لشيء ما. في 4-سيجما ، لديك دليل. في 5-سيغما ، لديك اكتشاف ".
"في الطب ، يمكنك القول أنك تعالج 99.8 في المائة من الحالات ، ولا بأس بذلك. عندما تقول إنك اكتشفت اكتشافًا أساسيًا في الفيزياء عالية الطاقة ، فلا يمكنك أن تكون مخطئًا ".
- الدكتور روباك ماهاباترا ، الباحث الرئيسي لـ SuperCDMS ، جامعة تكساس إي أند إم
سيستمر التعاون في استكشاف قطاع WIMP هذا باستخدام كاشفات الجرمانيوم العاملة في تجربة SuperCDMS Soudan ويفكر في استخدام مكشافات سيليكون أكبر وأكثر تقدمًا مقاس 6 بوصات تم تطويرها في قسم الهندسة الكهربائية بولاية تكساس A & M في التجارب المستقبلية.
قام الفريق بتفصيل نتائجه في ورقة نشرت في arXiv ستظهر في النهايةرسائل المراجعة البدنية. ستعلن ماهاباترا النتائج اليوم الساعة 12 مساءً. CDT في حديث في معهد ميتشل للفيزياء الأساسية وعلم الفلك.
المصدر: جامعة تكساس ايه اند ام
(اقرأ المزيد عن المادة المظلمة هنا وهنا.)
