النتيجة الفردية من كاشف المادة المظلمة قد تكون شيئًا حتى وايلدر

يساعدنا العنقود المجري Abell 1689 في فهم الطاقة المظلمة. (ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ود. كو)

العام الماضي ، XENON1T ، الأكثر حساسية في العالم المادة المظلمة كاشفيبدو أنه يحقق نجاحًا. ليس من مادة مظلمة ، بل شيء آخر. ربما النيوترينوات ، ربما المحاور الشمسية ، وربما التلوث الإشعاعي في الكاشف.

الآن توصل فريق مختلف من الفيزيائيين إلى إجابة مختلفة. يمكن أن تكون الإشارة متسقة ليس مع المادة المظلمة ، ولكن الطاقة المظلمة يقولون. إذا كان هذا هو بالفعل سبب الارتفاع المفاجئ في اكتشافات XENON1T ، فإنه يمثل معلمًا مهمًا في البحث عن هذه القوة الغامضة.

الطاقة المظلمة ، مثل المادة المظلمة ، غير معروفة لنا. المادة المظلمة هي الاسم الذي نطلقه على الكتلة التي لا يمكننا اكتشافها مباشرة. نستنتج وجوده لأن هناك جاذبية في الكون أكثر مما يمكننا تفسيره من خلال حساب الأشياء التي يمكننا اكتشافها - أكثر بكثير. ما يقرب من 5 في المائة من الكون مادة طبيعية ، مثل النجوم ، الثقوب السوداء والكواكب ونحن. حوالي 21٪ مادة مظلمة.

74 في المائة المتبقية أو نحو ذلك هي الطاقة المظلمة. لم نتمكن من اكتشافه بشكل مباشر أيضًا ؛ بدلاً من ذلك ، نستنتج وجوده في التوسع المتسارع للكون. هناك شيء ما يجعل الكون ينتشر بشكل أسرع مما يمكننا تفسيره ، ونطلق عليه اسم الطاقة المظلمة.

على الرغم من أن كلا المكونين غير مرئيين ، فإننا نعرف الكثير عن المادة المظلمة ، حيث تم اقتراح وجودها في وقت مبكر من عشرينيات القرن الماضي ، بينما لم يتم اكتشاف الطاقة المظلمة حتى عام 1998 ، قال عالم الكونيات صني Vagnozzi من معهد كافلي لعلم الكونيات بجامعة كامبريدج في المملكة المتحدة.

صُممت تجارب واسعة النطاق مثل XENON1T للكشف المباشر عن المادة المظلمة ، من خلال البحث عن علامات المادة المظلمة 'التي تصطدم' بالمادة العادية ، لكن الطاقة المظلمة أكثر صعوبة. '

XENON1T عبارة عن خزان مملوء بـ 3.2 طن متري من زينون سائل فائق النقاء ومزود بمصفوفات من الأنابيب المضاعفة الضوئية. إنه مغلق تمامًا ومظلمة تمامًالذلك يمكن للباحثين اكتشاف وميض اللمعان الكهربائي عندما تتفاعل الجسيمات ، مما ينتج عنه وابل ضئيل من الإلكترونات من ذرات الزينون في ما يعرف باسم ارتداد الإلكترون.

نظرًا لأن غالبية هذه تنتج عن تفاعلات جسيمية معروفة ، فلدينا فكرة قوية جدًا عن عدد أحداث ارتداد الإلكترون التي يجب أن تحدث كجزء من ضوضاء الخلفية العامة. هذا الرقم هو حوالي 232 ± 15 في السنة. بدلاً من ذلك ، اكتشف XENON1T 285 حدثًا من فبراير 2017 إلى فبراير 2018.

وجد العلماء أن التفسير الأكثر ترجيحًا كان نوعًا من الجسيمات الافتراضية يُطلق عليها اسم المحاور الشمسية ، وقد تم تعويمها لأول مرة في السبعينيات لحل مسألة لماذا تتبع القوى الذرية القوية شيئًا يسمى تناظر تكافؤ الشحنة ، عندما تقول معظم العارضات إنهم لا يحتاجون إلى ذلك.

لكن هناك مشكلة: إذا كانت الشمس قادرة على إنتاج الأكسيونات ، فيجب على كل النجوم كذلك. ومع ذلك ، فقد لوحظ فقدان الحرارة في أماكن النجوم شديدة الحرارة حدود صارمة على تفاعلات الأكسيون مع الجسيمات دون الذرية .

لذلك ، شرع Vagnozzi وفريقه في اختبار احتمال أن تكون الطاقة المظلمة هي المسؤولة عن الزيادة. الآن ، قد تكون الطاقة المظلمة لغزًا ، لكن معظم النماذج الفيزيائية للطاقة المظلمة تؤدي إلى قوة خامسة غير معروفة للطبيعة ، تتجاوز الكهرومغناطيسية والجاذبية وتفاعلان نوويان.

نظرًا لأن التمدد المتسارع للكون لا يمكن اكتشافه إلا على نطاقات كبيرة جدًا ، وتعمل الجاذبية على المقاييس المحلية ، فإن أي نموذج للمادة المظلمة يشير إلى قوة خامسة سيحتاج أيضًا إلى توضيح سبب عدم وضوح هذه القوة في جوارنا الفلكي.

طور Vagnozzi وفريقه منهجية تستند إلى آلية تسمى فحص الحرباء ، والتي تتجنب الفوضى في شرح سبب عدم رؤيتنا للقوة الخامسة من خلال افتراض أنها قصيرة المدى للغاية في بيئات كثيفة مثل بيئاتنا.

'فحص الحرباء لدينا يوقف إنتاج جزيئات الطاقة المظلمة في أجسام كثيفة للغاية ، وتجنب المشاكل التي تواجهها المحاور الشمسية ،' قال Vagnozzi .

كما أنه يسمح لنا بفصل ما يحدث في الكون المحلي شديد الكثافة عما يحدث على المقاييس الأكبر ، حيث تكون الكثافة منخفضة للغاية.

أظهرت نتائجهم أن جسيمات الطاقة المظلمة من منطقة مغناطيسية قوية للشمس تسمى تاكوكلين - بين المنطقة الداخلية الإشعاعية ومنطقة الحمل الخارجية - يمكن أن تنتج الإشارة التي لوحظت في بيانات XENON1T. يُفضل هذا على تفسير الخلفية فقط ، بثقة تبلغ 2.5 سيغما.

لا تزال غير قوية تمامًا مثل تفسير الأكسيونات الشمسية ، والذي كان بمستوى ثقة 3.5 سيغما ؛ أو حتى النيوترينوات أو التلوث الإشعاعي ، وكلاهما يتمتع بمستوى ثقة يبلغ 3.2 سيجما.

إنه يقدم حلاً بديلاً ، حلًا خاليًا من المشاكل الشائكة المرتبطة بالآخرين. كباحثين كتب في ورقتهم ، فإنه 'يثير الاحتمال المثير للإعجاب بأن XENON1T قد يكون قد حقق أول اكتشاف مباشر للطاقة المظلمة.'

هذا بالطبع إذا كانت الإشارة حقيقية. نحتاج إلى اكتشاف آخر قبل أن نتأكد من ذلك ، ومع خضوع XENON1T للترقيات حاليًا ، لدينا بعض الوقت للانتظار.

حتى إذا لم تظهر الإشارة في جولة المراقبة التالية ، فإن الورقة قد وضعت الأساس للتفكير خارج الصندوق عندما يتم تأكيد الاكتشاف أخيرًا.

كان من المدهش حقًا أن هذا الفائض قد يكون ناتجًا من حيث المبدأ عن الطاقة المظلمة بدلاً من المادة المظلمة ، قال Vagnozzi . 'عندما تنقر الأشياء معًا هكذا ، يكون الأمر مميزًا حقًا.'

تم نشر البحث في المراجعة الجسدية د .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.