يشتبه فريق من الفيزيائيين في جامعة كامبريدج في أن الطاقة المظلمة ربما تكون قد شوهت نتائج تجربة XENON1T، سلسلة من أحواض الزينون الموجودة تحت الأرض والتي تُستخدم للبحث عن المادة المظلمة.
تعتبر المادة المظلمة والطاقة المظلمة من أكثر المشاكل التي نوقشت في الفيزياء المعاصرة. الظلامان هما أسماء عناصر نائبة للغموض أشياء التي يبدو أنها تؤثر على سلوك الكون والأشياء الموجودة فيه. تشير المادة المظلمة إلى الكتلة التي تبدو غير مرئية والتي لا تعرف نفسها إلا من خلال تأثيرات الجاذبية. تشير الطاقة المظلمة إلى السبب غير المبرر حتى الآن للتوسع المتسارع للكون. يُعتقد أن المادة المظلمة تشكل حوالي 27٪ من الكون ، بينما تشكل الطاقة المظلمة 68٪. وفقًا لوكالة ناسا.
لدى علماء الفيزياء بعض الأفكار لشرح المادة المظلمة: الأكسيونات ، و WIMPs ، و SIMPs ، والثقوب السوداء البدائية، على سبيل المثال لا الحصر. لكن الطاقة المظلمة أكثر غموضًا ، والآن تقول مجموعة من الباحثين الذين يعملون على بيانات XENON1T أن الزيادة غير المتوقعة في النشاط قد تكون بسبب تلك القوة غير المعروفة ، وليس أي مادة مظلمة مرشحة. كان بحث الفريق نشرت هذا الأسبوع في مجلة Physical Review D.
تم إعداد تجربة XENON1T ، المدفونة أسفل جبال Apennine الإيطالية ، لتكون بعيدة عن أي ضوضاء قدر الإمكان. يتكون من أحواض من الزينون السائل التي ستضيء إذا تفاعل معها جسيم عابر. كما ذكرت سابقا من قبل Gizmodo، في يونيو 2020 ، أفاد فريق XENON1T أن المشروع كان يشهد تفاعلات أكثر مما يجب أن يكون في إطار النموذج القياسي للفيزياء ، مما يعني أنه يمكن أن يكتشف الجسيمات دون الذرية النظرية مثل الأكسيونات – أو قد يكون هناك شيء ما معقد في التجربة.
قال لوكا فيزينيلي ، الباحث في Frascati National Laboratories في إيطاليا والمؤلف المشارك للدراسة ، في جامعة كامبريدج إفراج. “اكتشفنا نموذجًا يمكن أن تُعزى فيه هذه الإشارة إلى الطاقة المظلمة ، بدلاً من المادة المظلمة التي صممت التجربة في الأصل للكشف عنها”.
وأضاف فيزينيلي: “نحتاج أولاً إلى معرفة أن هذا لم يكن مجرد صدفة”. “إذا شاهد XENON1T شيئًا ما بالفعل ، فستتوقع رؤية فائض مماثل مرة أخرى في التجارب المستقبلية ، ولكن هذه المرة بإشارة أقوى بكثير.”
على الرغم من أنها تشكل جزءًا كبيرًا من الكون ، إلا أن الطاقة المظلمة لم يتم تحديدها بعد. تشير العديد من النماذج إلى أنه قد يكون هناك بعض القوة الخامسة إلى جانب القوى الأساسية الأربعة المعروفة في الكون ، والتي تكون مخفية حتى تصل إلى بعض أكبر الظواهر ، مثل توسع الكون الأسرع من أي وقت مضى.
بدت الأكسيونات التي تنطلق من الشمس تفسيرًا محتملاً للإشارة الزائدة ، ولكن كانت هناك ثغرات في هذه الفكرة ، لأنها تتطلب إعادة التفكير فيما نعرفه عن النجوم. أحد الباحثين “حتى شمسنا لن تتفق مع أفضل النماذج النظرية والتجارب كما هي الآن” قال لـ Gizmodo العام الماضي.
جزء من مشكلة البحث عن الطاقة المظلمة هو “جسيمات الحرباء” (المعروفة أيضًا باسم المحاور الشمسية أو الحرباء الشمسية) ، والتي تسمى لقدرتها النظرية على التباين في الكتلة بناءً على كمية المادة المحيطة بها. هذا من شأنه أن يجعل كتلة الجسيمات أكبر عند المرور عبر جسم كثيف مثل الأرض وسيجعل قوتها على الكتل المحيطة أصغر ، مثل تم شرح نظام أطلس الجديد في عام 2019. قام فريق البحث الأخير ببناء نموذج يستخدم فحص الحرباء للتحقيق كيف تتصرف الطاقة المظلمة بمقاييس تتجاوز بكثير الكون المحلي الكثيف.
قال المؤلف الرئيسي ساني فاجنوزي ، عالم الكونيات في معهد كافلي لعلم الكونيات بجامعة كامبريدج ، “إن فحص الحرباء لدينا يوقف إنتاج جسيمات الطاقة المظلمة في الأجسام شديدة الكثافة ، مما يؤدي إلى تجنب المشكلات التي تواجهها المحاور الشمسية”. إفراج. “يسمح لنا أيضًا بفصل ما يحدث في الكون المحلي شديد الكثافة عما يحدث على المقاييس الأكبر ، حيث تكون الكثافة منخفضة للغاية.”
سمح النموذج للفريق بفهم كيف سيتصرف XENON1T إذا تم إنتاج الطاقة المظلمة في منطقة مغناطيسية قوية من الشمس. أشارت حساباتهم إلى أنه يمكن اكتشاف الطاقة المظلمة باستخدام XENON1T.
منذ اكتشاف الفائض لأول مرة ، “حاول فريق XENON1T بأي طريقة تدميره” ، كما قال أحد الباحثين قال لصحيفة نيويورك تايمز. عناد الإشارة محير بقدر ما هو مثير.
“يقترح المؤلفون إمكانية مثيرة ومثيرة للاهتمام لتوسيع نطاق تجارب الكشف عن المادة المظلمة نحو الكشف المباشر عن الطاقة المظلمة” ، هذا ما قاله زارا باجداسريان ، الفيزيائي في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، والذي لم يكن منتسبًا إلى الورقة البحثية الأخيرة ، لـ Gizmodo في رسالة بريد إلكتروني. “دراسة حالة فائض XENON1T ليست حاسمة بالتأكيد ، وعلينا انتظار المزيد من البيانات من المزيد من التجارب لاختبار صحة فكرة الحرباء الشمسية.”
الجيل القادم من XENON1T ، المسمى XENONnT ، من المقرر أن يتم تشغيله التجريبي الأول في وقت لاحق من هذا العام. من المأمول أن تحجب الترقيات للتجربة أي ضوضاء وتساعد الفيزيائيين على معرفة ما هو بالضبط ما يعبث بالكاشف الجوفي.
