اقترح عالم الفيزياء النظرية البحث عن المادة المظلمة في السنكروترونات

اقترح عالم الفيزياء النظرية يين وين من جامعة طوكيو متروبوليتان طريقة جديدة لدراسة خصائص الفوتونات المظلمة، وهي جسيمات افتراضية يعتقد أنها تفسر طبيعة المادة المظلمة. وتتمثل ميزة فكرته في أن تنفيذها لا يتطلب أي معدات إضافية – فكل شيء موجود بالفعل ويعمل.

وترد الحسابات في المجلة رسائل المراجعة البدنية. ويترتب على ذلك أنه يمكن استخدام عدادات الأرجون جيجر-مولر، المثبتة في مصادر السنكروترون كوسيلة قياسية لمراقبة السلامة الإشعاعية، لتحديد الحدود العليا لقوة تفاعل الفوتونات المظلمة مع الفوتونات العادية.

غالبًا ما ترتبط فيزياء الجسيمات التجريبية بالتعاون الضخم والتمويل الدولي والمرافق المتخصصة – تمامًا مثل اكتشاف بوزون هيغز. ويركز المجتمع العلمي الآن على البحث عن المادة المظلمة، وهو ما قد يفسر الجزء “المفقود” من كتلة الكون الذي استعصى على طرق الكشف التقليدية. من بين التجارب المتخصصة، يمكن تسليط الضوء، على سبيل المثال، على ALPS (أي بحث عن جسيمات الضوء) في هامبورغ: حيث يتم تمرير شعاع ليزر قوي عبر مجال مغناطيسي، ثم عبر الجدار، وعندها فقط يتم تسجيله. تُسمى مثل هذه التجارب “إشعاع الضوء عبر الجدار” (LSW)، وتعتبر اتجاهًا واعدًا في البحث عن المادة المظلمة.

وقال يين إن نفس القياسات ممكنة في مصادر السنكروترون التقليدية، حيث تستهدف الأشعة السينية القوية العينات لدراسة خصائصها. يعد مموج السنكروترون في حد ذاته مصدرًا مكثفًا للضوء الذي يمر عبر المجال المغناطيسي. يوجد بالفعل جدار وقائي لا يسمح بمرور الفوتونات العادية؛ خلفه تتدلى عدادات جيجر – بشكل عام، تماثل كامل لتجربة LSW.

قام الفيزيائي من الناحية النظرية بوضع نموذج لمرور الفوتونات المظلمة من شعاع السنكروترون عبر البصريات، والجدار الواقي، وعداد جيجر التقليدي، وحساب عدد هذه الجسيمات التي يمكن تسجيلها بخصائص معينة. وبما أن المراقبة في هذه المرافق تظهر بالفعل مستويات الإشعاع ضمن الحدود الآمنة للبشر، فيمكن استنتاج مجموعة من الخصائص الأولية للفوتونات المظلمة، ولا سيما الحدود العليا لـ “معامل الخلط” الذي يحدد تفاعلها مع الفوتونات العادية. بناءً على كتل الفوتون المظلمة التي تتراوح من 1 إلى 50 إلكترون فولت، كان الحد الموجود أقل من 0.00001 مرة قوة التفاعل بين الفوتونات العادية. وهذا حد أكثر صرامة بكثير من أي تجربة LSW أخرى في نفس نطاق الكتلة ويكمل التجارب السابقة.