تجربة تقشعر لها الأبدان بالقرب من الصفر المطلق تجد تلميحات حول المادة المظلمة

لقد وصل الفيزيائيون الذين يستخدمون أجهزة الكشف القريبة من الصفر المطلق إلى حساسية غير مسبوقة في البحث عن المادة المظلمة الخفيفة.

مشروع علمي رائد يعرف باسم QROCODILE، بقيادة جامعة زيوريخ و الجامعة العبرية في القدسوقد وصل إلى حساسية غير مسبوقة في البحث عن المادة المظلمة الخفيفة. باستخدام أجهزة الكشف فائقة التوصيل المبردة إلى درجات حرارة قريبة الصفر المطلق، وضع فريق البحث قيودًا رائدة عالميًا على كيفية تفاعل المادة المظلمة مع المادة العادية، مما يفتح إمكانيات جديدة للاكتشافات في واحدة من أكثر ألغاز الفيزياء ديمومة.

المادة المظلمة، المادة الغامضة التي يعتقد أنها تشكل حوالي 85٪ من الكتلة الإجمالية للكون، لا تزال تحير العلماء. وهو لا ينبعث أو يمتص الضوء ولا يمكن اكتشافه بشكل مباشر، مما يترك الباحثين يستنتجون وجوده من خلال تأثيرات جاذبيته على المجرات والهياكل الكونية. وعلى الرغم من عقود من التجارب، لم يتمكن أحد حتى الآن من ملاحظة جسيمات المادة المظلمة بشكل مباشر.

يقوم فريق دولي من الفيزيائيين الآن بالإبلاغ عن نتائج مبكرة مشجعة من تجربة QROCODILE (المرصد المبرد ذو الدقة الكمية لحوادث المادة المظلمة عند الطاقة المنخفضة). هذا التعاون، بقيادة جامعة زيورخ والجامعة العبرية في القدس، بما في ذلك جامعة كورنيل، ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT)، و معأظهر نهجًا جديدًا قويًا لاستكشاف احتمال وجود جسيمات المادة المظلمة “الخفيفة”.

كشف الموصلية الفائقة الحساسة

يوجد في قلب QROCODILE كاشف متطور فائق التوصيل قادر على قياس رواسب الطاقة الخافتة بشكل لا يصدق – حتى 0.11 إلكترون فولت فقط، أي أصغر بملايين المرات من الطاقات التي يتم اكتشافها عادةً في تجارب فيزياء الجسيمات. تفتح هذه الحساسية حدودًا جديدة تمامًا: اختبار وجود جسيمات المادة المظلمة الخفيفة للغاية، ذات كتل أصغر بآلاف المرات من تلك التي تم اكتشافها من خلال التجارب السابقة.

وفي تجربة علمية استمرت أكثر من 400 ساعة في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، سجل الفريق عددًا صغيرًا من الإشارات غير المبررة. في حين أنه لا يمكن حتى الآن تأكيد أن هذه الأحداث هي مادة مظلمة – فقد تنبع من الأشعة الكونية أو إشعاع الخلفية الطبيعي – إلا أنها تسمح للباحثين بالفعل بوضع حدود جديدة رائدة عالميًا حول كيفية تفاعل جسيمات المادة المظلمة الخفيفة مع الإلكترونات والنواة الذرية.

تتمثل القوة الإضافية للتجربة في قدرتها على اكتشاف اتجاه الإشارات الواردة. وبما أن الأرض تتحرك عبر الهالة المجرية، فمن المتوقع أن تصل جسيمات المادة المظلمة من الاتجاه المفضل. يمكن أن تسمح الترقيات المستقبلية للعلماء بالتمييز بين إشارات المادة المظلمة الحقيقية وضوضاء الخلفية العشوائية، وهي خطوة حاسمة نحو اكتشاف نهائي.

يوضح البروفيسور يونيت هوشبيرغ من معهد راكا للفيزياء في الجامعة العبرية، أحد العلماء الرئيسيين في المشروع: “للمرة الأولى، وضعنا قيودًا جديدة على وجود المادة المظلمة الخفيفة بشكل خاص. وهذه خطوة أولى مهمة نحو تجارب أكبر يمكن أن تحقق في النهاية الاكتشاف المباشر الذي طال انتظاره”.

وستعمل المرحلة التالية من المشروع، NILE QROCODILE، على تعزيز حساسية الكاشف ونقل التجربة تحت الأرض لحمايته من الأشعة الكونية. ومع تحسين التدريع، ومصفوفات الكشف الأكبر، وحتى عتبات الطاقة المنخفضة، يهدف الباحثون إلى توسيع حدود فهمنا للكون المظلم.

المرجع: “أول بحث عن المادة المظلمة بقدرة 1 ميجا فولت مع تجربة QROCODILE باستخدام كاشفات الفوتون أحادية الأسلاك النانوية فائقة التوصيل” بقلم لورا بوديس، ألكسندر بسمارك، نوح بروجر، كيارا كابيلي، إيليا شارايف، خوسيه كوينكا غارسيا، جاي دانييل هاداس، يونيت هوشبيرج، جوديث ك. هوهمان، ألكسندر كافنر، كريستيان كوس، أرتيم كوزمين، بنيامين. في. ليمان، سيفيرين ناجيلي، تيتوس نيوبرت، بيورن بينينغ، دييغو راميريز غارسيا وأندرياس شيلينغ، 20 أغسطس 2025، رسائل المراجعة البدنية.
دوى: 10.1103/4hb6-f6jl

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.