تجربة جديدة تبحث عن مادة مظلمة غامضة تحت الأرض

صورة لواحدة من أولى الفقاعات التي شوهدت في كاشف COUPP-60 ، الموجود على بعد نصف ميل تحت الأرض في SNOLAB في أونتاريو ، كندا. تظهر الفقاعة على شكل نصف دائرة سوداء على الجانب الأيسر السفلي من الصورة. تمثل الأشكال البيضاوية البيضاء في الوسط انعكاسات لمصابيح LED. (رصيد الصورة: SNOLAB)

قال العلماء إن عملية بحث جديدة عن المادة المظلمة - وهي مكون غير مرئي ولكن وفير للكون - تجري داخل مختبر تحت الأرض على بعد ميل ونصف تحت أونتاريو بكندا.

المشروع ، المسمى COUPP-60 (مرصد تشيكاجولاند لفيزياء الجسيمات تحت الأرض) ، عبارة عن غرفة سعة 30 لترًا مليئة بـ 132 رطلاً (60 كجم) من المياه النقية و CF3I - أحد مكونات طفايات الحريق. يأمل الباحثون في التقاط جسيمات المادة المظلمة في المناسبات النادرة للغاية التي تتفاعل فيها مع المادة العادية من خلال ملاحظة الفقاعات المتكونة عندما تصطدم المادة المظلمة بجسيم في الكاشف.

يُعتقد أن المادة المظلمة تتكون من أ ربع الكون ، ومع ذلك لا يمكننا رؤيته أو لمسه. من المؤكد أن قوة جاذبيتها محسوسة - يعتقد العلماء أن المادة المظلمة هي السبب في عدم تحليق المجرات عن بعضها. من المحتمل أن تكون المادة المظلمة مكونة من نوع غريب من الجسيمات نادرًا ما تصطدم بالمادة العادية ، لذلك من المحتمل أن يكون هناك الكثير منها تتطاير من خلالك الآن ، مروراً بالمسافات بين الذرات في جسمك دون أن تصطدم بأي شيء. [ شرح المادة المظلمة (إنفوجرافيك) ]

لكن مرة واحدة في فترة نادرة جدًا ، يجب أن تصطدم بشيء ما ، وهذا ما يعتمد عليه باحثو COUPP-60.

'هدفنا هو صنع الكاشف الأكثر حساسية لرؤية إشارات الجسيمات التي لا نفهمها' ، هذا ما قاله هيو ليبينكوت ، الباحث في مختبر Fermi National Accelerator Laboratory التابع لوزارة الطاقة في باتافيا بولاية إلينوي ، والذي قاد عملية تركيب الكاشف. داخل منشأة SNOLAB في أونتاريو ، في بيان.

قام العلماء بتثبيت كاشف COUPP-60 على بعد ميل ونصف تحت الأرض في SNOLAB في أونتاريو ، كندا.(رصيد الصورة: SNOLAB)

يتم الاحتفاظ بالماء داخل COUPP-60 عند درجة حرارة وضغط أعلى بقليل من الغليان ، على الرغم من أن المادة تتطلب هزة إضافية صغيرة من الطاقة لتكوين فقاعة. يمكن لجسيم المادة المظلمة المؤثر أن يوفر مثل هذه الهزة ، لذلك يتم ضبط الحجرة لاكتشاف الفقاعات عند تشكلها.

يمكن للجسيمات الأخرى أيضًا أن تصطدم بذرات الكاشف ، وهذا هو سبب دفنها في أعماق كبيرة تحت الأرض في محاولة لحماية جميع الجسيمات باستثناء أكثر الجسيمات مرونة من الوصول إليها. إنه مغمور أيضًا في 7000 جالون من الماء ، مما يوفر طبقة إضافية من الحماية. لا تزال بعض جسيمات المادة غير المظلمة تمر عبرها ، لذلك يمتلك الباحثون طرقًا متطورة لمحاولة حجب الإشارات الإيجابية الخاطئة. يجب أن تكون تأثيرات المادة المظلمة الحقيقية نادرة للغاية.

قال ليبينكوت: 'الأحداث نادرة جدًا ، نحن نبحث عن حدثين في السنة'.

يقول العلماء إن المشروع قد شهد بالفعل بعض الفقاعات ، لكن من السابق لأوانه معرفة ما إذا كانت ناجمة عن مادة مظلمة أو شيء أكثر دنيوية.

COUPP-60 هو مجرد واحد من مجموعة تجارب البحث عن المادة المظلمة تحت الأرض. وتشمل الأخرى مشروع XENON Dark Matter في إيطاليا ، وتجربة LUX (Xenon الكبيرة تحت الأرض) في ساوث داكوتا ، و SuperCDMS تجربة (Cryogenic Dark Matter Search) في مينيسوتا. حتى أن هناك كاشفًا للجسيمات مثبتًا على محطة الفضاء الدولية يسمى مطياف ألفا المغناطيسي التي تأمل في العثور على الأشياء المراوغة. تم إجراء بعض هذه التجارب لسنوات ، لكن لم يتم العثور على إشارة موثوقة للمادة المظلمة. يتم تحديث أجهزة الكشف باستمرار لتصبح أكثر حساسية ، بحيث يمكن أن يتغير ذلك في المستقبل القريب ، على الرغم من ذلك.

اتبع Clara Moskowitz في تويتر و + Google . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و + Google . المقالة الأصلية بتاريخ ProfoundSpace.org .