شبكة الساعة الذرية فائقة الدقة في البحث عن المادة المظلمة

يضع الباحثون شبكة عالمية من أجهزة ضبط الوقت الأكثر دقة على الإطلاق لمهمة البحث عن المادة المظلمة ، وهي المادة غير المرئية وغير الملموسة إلى حد كبير والتي يعتقد الباحثون أنها تشكل حوالي خمسة أسداس المادة في الكون.



يقترح وجود المادة المظلمة من خلال تأثيرات الجاذبية على حركات النجوم والمجرات. ومع ذلك ، فإنه لا يزال لغزًا بالنسبة لما يمكن أن يتكون منه ، وقد فشلت المشاريع التي تتراوح من أقوى جهاز تحطيم ذرة تم بناؤه على الإطلاق إلى أحواض من الزينون السائل البارد في العثور على أثر له حتى الآن ، وفقًا لمؤلف الدراسة الرئيسي Piotr Wcisło ، قال عالم الفيزياء بجامعة نيكولاس كوبرنيكوس في تورون ببولندا لموقع ProfoundSpace.org.



تخلص العلماء إلى حد كبير من جميع الجسيمات المعروفة كتفسيرات محتملة للمادة المظلمة. أحد الاحتمالات المتبقية هو أن المادة المظلمة تتكون من نوع جديد من الجسيمات. والسبب الآخر هو أن المادة المظلمة ليست مكونة من جسيمات على الإطلاق ، بل هي مجال يسود الفضاء مثلما تفعل الجاذبية. [8 ألغاز محيرة في علم الفلك]

اقترح بحث سابق أنه إذا كانت المادة المظلمة مجالًا ، فيمكن أن تظهر الهياكل داخلها - تتشكل `` العيوب الطوبولوجية '' على شكل نقاط أو خيوط أو صفائح ، ومن المحتمل أن تصل إلى حجم كوكب على الأقل. ربما تكونت هذه الهياكل أثناء الفوضى التي أعقبت الانفجار العظيم ، وتجمدت أساسًا إلى أشكال مستقرة عندما برد الكون المبكر.



يختبر العلماء الآن وجود حقول المادة المظلمة من خلال البحث عن الاضطرابات في بعض أكثر الأدوات العلمية دقة على الإطلاق - الساعات الذرية . تحافظ هذه الأدوات على الوقت من خلال مراقبة ارتعاش الذرات ، مثلما تعتمد ساعات الجد على البندولات المتأرجحة. في الوقت الحاضر ، الساعات الذرية دقيقة للغاية لدرجة أنها لن تفقد أكثر من ثانية واحدة كل 15 مليار سنة ، أي أطول من عمر الكون البالغ 13.8 مليار سنة.

قد يؤدي التفاعل مع عيب طوبولوجي إلى جعل ذرات الساعة الذرية تهتز مؤقتًا بشكل أسرع أو أبطأ. من خلال مراقبة شبكة من الساعات الذرية المتزامنة المنتشرة بشكل كافٍ بحيث يكون للعيب الطوبولوجي تأثير على بعض الساعات دون غيرها ، يمكن للعلماء اكتشاف وجود هذه الهياكل الشبحية وقياس بعض خصائصها ، مثل حجمها وخصائصها. سرعة.

استخدم الباحثون الساعات الذرية الضوئية ، والتي تستخدم أشعة الليزر لقياس حركات الذرات عندما تتباطأ عن طريق تبريدها إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. لقد حسبوا أن المرور عبر عيب طوبولوجي يمكن أن يزيد أو ينقص ثابت البنية الدقيقة ، والذي يصف القوة الكلية للقوة الكهرومغناطيسية. مثل هذه التغييرات ستغير كيفية استجابة الذرات لأشعة الليزر ومعدل دقات تلك الساعات.



تفسير آخر محتمل للمادة المظلمة هو أن تأثيراتها ناتجة عن مجالات تتفاوت في شدتها بمرور الوقت ، والتي بدورها تؤدي إلى تقلبات منتظمة في قوة المجال الكهرومغناطيسي. لاحظ العلماء أن الساعات الذرية يمكن ، من الناحية النظرية ، أن تساعد في اكتشاف مثل هذه 'الحقول القياسية الكلاسيكية المتذبذبة بشكل متماسك'.

من خلال تحليل أربع ساعات ذرية في ثلاث قارات - في كولورادو وفرنسا وبولندا واليابان - يمكن للباحثين البحث عن اختلافات دقيقة في ثابت البنية الدقيقة بحساسية أكبر بحوالي 100 مرة من التجارب السابقة. ومع ذلك ، لم يكتشفوا أي إشارة تتفق مع المادة المظلمة.

قال Wcisło إن إحدى المشكلات الرئيسية للساعات الذرية الضوئية هي أنها لا تستطيع حاليًا العمل إلا بشكل مستمر لمدة يوم تقريبًا. أحد أسباب ذلك هو أن الساعات الذرية الضوئية تحتاج إلى إبقاء العديد من أشعة الليزر تعمل بشكل متزامن حتى تعمل ، وبمرور الوقت على الأقل أحد هذه الليزرات يصبح غير متزامن. ومع ذلك ، لاحظ Wcisło أن الميزة الرئيسية لشبكتهم هي أنها لا تتطلب تشغيل جميع ساعاتها في نفس الوقت.



وقال Wcisło إن العلماء يهدفون إلى مضاعفة عدد الساعات في شبكتهم في العام أو العامين المقبلين ، مما قد يزيد من الحساسية ووقت المراقبة لشبكتهم بعامل 10 أو أكثر.

شرح العلماء بالتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت اليوم (7 ديسمبر) في مجلة Science Advances.

تابع تشارلز كيو تشوي على تويتر تضمين التغريدة . تابعنا على تويتر تضمين التغريدة و على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك . المقالة الأصلية بتاريخ موقع demokratija.eu .