احتمال کشف راز ماده تاریک با ارسال ساعت های اتمی به نزدیکی خورشید

دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که ساعت‌های اتمی را به نزدیکی خورشید بفرستند تا به جستجوی ماده تاریک بپردازد، چرا که پیش‌بینی می‌شود این ماده مرموز در آن ناحیه در بیشترین چگالی خود باشد و ماده تاریک که فوق سبک است، دارای خواص موج مانندی است که می‌تواند بر عملکرد این ساعت‌ها تأثیر بگذارد.

ماده‌ی تاریک ماده‌ای نامرئی است که به باور پژوهشگرها تقریبا پنج ششم از کل ماده‌ی موجود در جهان را تشکیل می‌دهد. گرچه ماده‌ی تاریک هرگز به‌صورت مستقیم رصد نشده است، از طریق آثار گرانشی که بر حرکت ستاره‌ها و کهکشان‌ها دارد می‌توان به وجود آن پی برد؛ اما ترکیب ماده‌ی تاریک هنوز به‌صورت یک راز باقی مانده است. به عقیده‌ی یو دای سای، فیزیک‌دان دانشگاه ایرواین کالیفرنیا، کشف ماده‌ی تاریک یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای تاریخ بشر خواهد بود.

به گزارش سرتکس ، در حالی که بسیاری از آزمایش‌ها روی زمین برای شناسایی ماده تاریک انجام شده است، این ماده مرموز همچنان گریزان و ناشناخته است. اکنون فیزیکدانان آزمایش جدیدی را پیشنهاد کرده‌اند که سعی می‌کند سیگنال‌هایی را با ارسال ساعت‌های اتمی به جایی که ماده تاریک باید در بالاترین حد خود باشد، یعنی در نزدیکی خورشید پیدا کند.

ماده‌ای که ما هر روز در اطراف خود می‌بینیم، تنها حدود ۱۵ درصد از جرم جهان هستی را تشکیل می‌دهد و ۸۵ درصد دیگر به ماده‌ای عجیب و نامرئی نسبت داده می‌شود که نور را بازتاب نمی‌دهد یا آن را ساطع نمی‌کند، از این رو نام شبح‌وار آن، ماده تاریک است. با این حال، این ماده حضور خود را از طریق فعل و انفعالات گرانشی خود با نور و ماده نشان می‌دهد و شواهد وجود آن روز به روز در حال افزایش است.

با این حال، به طرز ناامیدکننده‌ای، تشخیص مستقیم آن برخلاف چند دهه جستجو همچنان از دانشمندان فرار می‌کند.

طبق جدیدترین اخبار تکنولوژی فضایی ، بر اساس پیش‌بینی‌های مدل‌های مختلف، آزمایش‌هایی برای تشخیص ماده تاریک بر اساس ویژگی‌هایی که ممکن است داشته باشد یا نداشته باشد، انجام شده است. متداول‌ترین موضوع این است که یک مخزن عظیم از یک ماده آشکارساز را در اعماق زمین به دور از تداخل قرار دهند و منتظر باشند تا یک ذره ماده تاریک به هسته اتم در این مخزن برخورد کند.

آزمایش‌های دیگر نیز به دنبال اثرات الکترومغناطیسی این ماده هستند که پیش‌بینی می‌شود برخی از ذرات ماده تاریک فرضی ایجاد می‌کنند.

تاکنون هیچ یک از این آزمایشات هیچ نشانه‌ای از ماده تاریک نیافته‌اند، اما شاید به این دلیل است که ما در مکانی اشتباه یعنی زمین به جستجوی آن پرداخته‌ایم، چرا که مدل‌ها نشان می‌دهند که بالاترین چگالی ماده تاریک در منظومه شمسی دقیقاً نزدیک خورشید است، بنابراین یک مطالعه جدید پیشنهاد می‌کند که از این ناحیه شروع به جستجوی ماده تاریک کنیم.

پژوهشگران موسسه پژوهشی کاولی برای فیزیک و ریاضیات کیهان(Kavli IPMU) ، دانشگاه کالیفرنیا ایرواین، دانشگاه توکیو و دانشگاه دلاور، یک روش جدید بالقوه برای تشخیص ماده تاریک در نزدیکی خورشید پیشنهاد کرده‌اند. در آنجا، چگالی مواد باید به اندازه‌ای زیاد باشد که سیگنال‌های پیش‌بینی‌شده آن بسیار واضح‌تر از آنچه روی زمین است، باشد.

فیزیک‌دان‌ها در پژوهش جدید خود طرح کاوشگری به نام SpaceQ را برای قرار گرفتن در مدار نزدیک به خورشید پیشنهاد دادند. ناسا به‌تازگی کاوشگر پارکر را به خورشید ارسال کرده است. این فضاپیما رکورد نزدیک‌ شدن به خورشید را بیشتر از هر کاوشگر دیگری شکست و برای اولین بار در سال ۲۰۲۱ از میان تاج خورشیدی، جو فوقانی فراداغ خورشید پرواز کرد. جاشوا ابی، فیزیکدان دانشگاه توکیو در گفتگو با Space.com گفت:

ذرات شبح‌وار فوق‌ سبک یکی از کاندیدهای پیشتاز ماده‌ی تاریک است. برای مثال، ذره‌ای فرضی موسوم به آکسیون ممکن است دارای جرمی کمتر از یک میلیاردیم الکترون باشد. فیزیک‌دان‌های نظری، ماهیت آکسیون‌ها را برای کمک به توضیح برهم‌کنش بین برخی ذرات پیشنهاد دادند. سای می‌گوید، اگر این نوع ماده‌ی تاریک وجود داشته باشد، می‌توانید تصور کنید که ما در میان امواج آن شناوریم.

اگر ماده‌ی تاریک از ذرات فوق‌سبک ساخته شده باشد، ماهیت بی‌جسم این ذرات کشف این ماده را بسیار دشوار می‌سازد. با این‌حال از آنجا که خورشید با جرم ۳۳۰ هزار برابر زمین، بسیار سنگین‌تر از سیاره‌ی ما است، کشش گرانشی قوی‌تری هم دارد. به‌این‌ترتیب خورشید می‌تواند مقدار بیشتری از ماده‌ی تاریک را نسبت به زمین آشکار کند. این چگالی عظیم باعث می‌شود کاوشگرهای نزدیک به خورشید، این ذرات شبح‌وار را کشف کنند.

گفتنی است مأموریت SpaceQ نیاز به ساعت‌هایی دارد که هنوز در دست ساخت هستند. علاوه بر این حتی اگر این مأموریت بتواند سیگنال‌های ماده‌ی تاریک را کشف کند، پژوهشگرها برای صحت‌سنجی یافته‌ها نیاز به آزمایش‌های مستقلی دارند. با این‌حال به گفته‌ی سای، اگر بتوان ماده‌ی تاریک را در موقعیت‌های مختلف اندازه‌گیری کرد می‌توان نقشه‌ای از توزیع چگالی آن تهیه کرد و اگر سیگنال به سمت خورشید قوی‌تر شود نشانه‌ای برای کشف خواهد بود.