سفر به اعماق زمین برای کشف ماده تاریک | ناشناخته‌ای که وجودش اثبات نشده است

به گزارش همشهری آنلاین و به نقل از دیلی‌میل، ماده تاریک ۸۵ درصد از کل ماده جهان را تشکیل می‌دهد، با این حال هیچ‌کس وجود آن را اثبات نکرده است.

تیمی متشکل از ۲۵۰ دانشمند در یک معدن متروکه طلا در داکوتای جنوبی کار می‌کنند؛ جایی که آنها یک آشکارساز ماده تاریک به نام LUX-ZEPLIN (LZ) ساخته‌اند و این دستگاه به تازگی اولین داده‌های خود را تحویل داده است.

فرانک ولفز، استاد فیزیک و نجوم در روچستر که بر تلاش‌ها در این پروژه نظارت می‌کند، در بیانیه‌ای اعلام کرد: «ما هیچ ماده تاریکی ندیدیم، اما اولین نتایج LZ نشان می‌دهد که در حال حاضر حساس‌ترین آشکارساز ماده در جهان تاریکی است.»

LZ داده‌ها را برای حدود ۱۰۰۰ روز جمع‌آوری می‌کند که به‌طور قابل توجهی حساسیت را برای تشخیص ماده تاریک که در اولین دوره جمع‌آوری داده‌ها به‌دست آمده بود، بهبود می‌بخشد.

این تیم تنها دو ماه است که زیرزمینی کار کرده و این آزمایش قرار است ۵ سال طول بکشد.

اگرچه اولین نقاط داده خالی بودند، اما امیدواریم که LZ نشانه‌هایی از ذرات گریزان را پیش از پایان ماموریت ثبت کند.

هیو لیپینکات، فیزیکدان و سخنگوی این تیم معتقد است که آشکارساز در طول مدت آزمایش ۲۰ برابر داده‌های بیشتری را برمی‌گرداند و شانس یافتن ماده تاریک با LZ احتمالا کمتر از ۵۰ درصد اما بیش از ۱۰ درصد است.

ایده ماده تاریک، که در ابتدا به عنوان «ماده گمشده» شناخته می‌شد، در سال فرموله شد. چند دهه بعد، در دهه ۱۹۷۰، ستاره‌شناسان آمریکایی ورا روبین و کنت فورد، ناهنجاری‌هایی را در مدار ستارگان در کهکشان‌ها یافتند.

این کشف باعث ایجاد نظریه‌ای در میان جامعه علمی شد، مبنی بر اینکه این ناهنجاری‌ها توسط انبوهی از «ماده تاریک» نامرئی که در داخل و اطراف کهکشان‌ها قرار دارند، ایجاد می‌شود.

اما از آن زمان تاکنون فقط یک نظریه باقی مانده است. این تیم در داکوتای جنوبی تنها یکی از تیم‌هایی هستند که امیدوارند اولین کسانی باشند که وجود ماده تاریک را ثابت می‌کنند.

آنها با پوشیدن لباس محافظ، سفر ۱۰ دقیقه‌ای را به معدن طی می‌کند.

ولفز گفت: «تمام لوازم الکترونیکی ما به طور خاص برای LZ با هدف به حداکثر رساندن حساسیت برای کوچک‌ترین سیگنال‌های ممکن طراحی شده‌اند.»

LZ به طور خاص برای جستجوی نوعی از ذرات نظری به نام ذرات با تعامل ضعیف یا WIMP طراحی شده و کلید این کار دو مخزن متصل به آشکارساز است.

این مخازن با ۱۰ هزار کیلوگرم زنون مایع بسیار تصفیه‌شده پر شده است که یک گاز نجیب بی‌رنگ، متراکم و بی بو محسوب می‌شود که به مقدار کمی در جو زمین یافت می‌شود.

خواص اتم‌های زنون به آنها اجازه می‌دهد تا در برهمکنش‌های ذرات خاصی، نور تولید کنند.

اگر یا زمانی که ذره نظری تشخیص داده شود، توالی‌هایی از نور و سیگنال‌های الکتریکی در داخل مخزن فعال می‌شوند.

ماده تاریک یک ماده فرضی است که گفته می‌شود تقریبا ۸۵ درصد از کیهان را تشکیل می‌دهد. این ماده معمایی نامرئی است، زیرا نور را منعکس نمی‌کند و هرگز مستقیماً توسط دانشمندان مشاهده نشده است.