افتتح أمس نحو مائة عالم من جميع أنحاء العالم، بما في ذلك علماء من معهد وايزمان للعلوم، في نفق تحت جبل غران ساسو، في سلسلة جبال الأبنين في إيطاليا، تجربة "طن زينون" على أمل أن العثور على حل للغز المادة المظلمة، التي يبدو أنها تشكل حوالي 85% من المادة الموجودة في الكون
افتتح أمس نحو مائة عالم من جميع أنحاء العالم، بما في ذلك علماء من معهد وايزمان للعلوم، في نفق تحت جبل غران ساسو، في سلسلة جبال الأبنين في إيطاليا، تجربة "طن زينون" على أمل أن العثور على حل للغز المادة المظلمة التي يبدو أنها تشكل حوالي 85% من المادة الموجودة في الكون.
الدكتور ران بودنيك من معهد وايزمان للعلوم، رئيس مجموعة علماء المعهد المشاركين في التجربة: "الكون، لسبب لم يتضح لنا بعد، "يتصرف" كما لو أنه يحتوي على مادة أكثر بكثير من المادة" كمية المادة التي نراها فيها. وهذه ظاهرة كاسحة، نلاحظها، ولو بأشكال مختلفة، في سلوك الكون بأكمله، وكذلك في حركة العناقيد المجرية، وسحب المادة بين النجوم، والمجرات الفردية.
تعتمد الطريقة المقبولة لحساب كتلة الأجزاء المختلفة من الكون على قياس سرعة المجرات والنجوم والسحب الغازية الموجودة فيه، وعلى قياس المسار الذي تتحرك فيه. وبهذه الطريقة في الوزن، أو الحساب، يتم الحصول على نتائج مفادها أن كل المجرات والنجوم والغازات التي نلاحظها ليست سوى جزء صغير من "القصة الحقيقية" للمادة في الكون. على سبيل المثال، إذا كانت المجرات تحتوي فقط على المادة التي نراها فيها، فإن الأجرام السماوية المختلفة الموجودة في المجرات يجب أن تبتعد عن بعضها البعض و"تكسر الشراكة". وفي الماضي، كان يُعتقد أن هذا الحدوث تم منعه بفضل عمل قوى الجاذبية التي تمارسها مكونات المجرات - النجوم والسحب الغازية نفسها. أي أن قوى الجاذبية الخاصة بهم تجبرهم على البقاء معًا. ولكن في هذه الأثناء تبين أن المواد التي نراها في المجرات ليست كافية لممارسة مثل هذه القوى الجاذبية القوية. لماذا إذن لا تتفكك المجرات، ولماذا لا تنتشر النجوم الموجودة فيها في جميع أنحاء الكون؟
إن غياب الإجابات على هذه الأسئلة يهدد تصورنا الكامل للكون. إن علماء الفيزياء الذين يسعون إلى حل هذا التناقض بين كمية المادة المرئية في الكون، ودلائل وجود مادة أكثر (أو أثقل)، قاموا في العقدين الأخيرين بإجراء عدة تجارب بهدف اكتشاف المادة المظلمة، سواء بشكل مباشر - استخدام أجهزة كشف خاصة مبنية وموضعة على كرة -هآرتس- وبشكل غير مباشر من خلال رصد الظواهر المختلفة في الفضاء. وحتى الآن، لم تتكلل كل هذه الجهود بالنجاح.
لمحاولة حل اللغز، اجتمع أكثر من مائة عالم من عشر دول معًا لإنشاء وتشغيل منشأة تجريبية فريدة بنيت خصيصًا لهذا الغرض، في نفق تم حفره تحت جبل غران ساسو في جبال الأبنين في إيطاليا. وتسمى التجربة "زينون 1 طن" (Xenon 100 Tonne)، نسبة إلى الغاز النبيل الموجود في الخزان المركزي للكاشف المصمم للتعرف على جزيئات المادة المظلمة التي قد تصل إلى الأرض. ستمكن التجربة الجديدة، وفي قلبها الكاشف الجديد، من إجراء بحث بحساسية أعلى بـ 10-30 مرة من الكاشفات الموجودة حتى الآن. وستكون النتائج التي ستقدمها خلال خمسة أيام أكثر مما تمكنت التجارب السابقة من تحقيقه خلال XNUMX يومًا إلى عامين.
ويشارك في التجربة علماء من الولايات المتحدة وألمانيا وإيطاليا وسويسرا والسويد وهولندا وفرنسا والبرتغال وإسرائيل وأبو ظبي. وقام معهد وايزمان للعلوم بتمويل بناء خزان المياه الضخم الذي يحتوي على ثلاثة أطنان ونصف من الماء، ويوجد بداخله خزان الزينون وكاشفات الإشعاع المصممة لتصفية الجزيئات الكونية. ارتفاع الكاشف يساوي ارتفاع مبنى مكون من ثلاثة طوابق. يتم تركيبه في نفق أسفل الجبل، لتحييد أكبر قدر ممكن من جزيئات الإشعاع الكوني التي قد "تربكه".
الدكتور ران بودنيك: "في الواقع، ليس لدينا حاليًا أي معرفة عن طبيعة وخصائص جسيمات المادة المظلمة. ومع ذلك، فنحن نعرف على وجه اليقين أنها ليست جسيمات مدرجة في "النموذج القياسي"، وهي النظرية المقبولة للبنية المرئية والمعروفة للمادة في الكون. هناك العديد من النظريات التي تحاول التنبؤ بخصائص هذه الجسيمات، والتجارب التي نقوم بتطويرها قادرة على اكتشاف هذه الجسيمات، والتي تنشأ من العديد من هذه النظريات".
يقدر العلماء أن جزيئات المادة المظلمة تمر عبر كل واحد منا حوالي ملايين المرات في الثانية، لكنها لا تتوقف دائمًا تقريبًا. ويأمل العلماء أن يتمكن الكاشف الجديد من اكتشاف تأثير عدة جسيمات لمدة عام كامل على الكاشف.
تعليقات 20
بالنسبة لأولئك الذين سألوا عن قوة الجاذبية وأحضروا مثال الكرة أمام الرخام فيما يتعلق بقوة جاذبية البنتزو أنا لا أفهم الكثير عن العلم ولكني قرأت للتو وأعتقد أنه يجب عليك التحقق من ذلك إذا كان هناك ورقة في الكون تلتقط كل ما تبذلونه من الكرات نقطة للتفكير
واحد
الأشياء المعقدة كانت أسهل..
شكرا لك المعجزات!
من المثير للاهتمام، لا أتذكر أننا تعلمنا عن هذه التجربة... لكنني قرأت عنها قليلًا وشاهدت مقاطع فيديو على اليوتيوب، مثيرة للاهتمام حقًا.
واحد
لقد تعلمنا عن هذا في المدرسة الثانوية... تذكر تجارب رذرفورد بإطلاق جسيمات ألفا على ورقة الذهب. ومن شكل التشتت الناتج، استنتج أن الذرة تحتوي على نواة موجبة صغيرة.
لقد عرف الفيزيائيون منذ 400 عام أنه لا يمكن تعلم الكثير من خلال العيون فقط 🙂
وسؤال آخر يتعلق بالملاحظات المباشرة وغير المباشرة.. سؤال طالما حيرني، كيف تعرف فعلياً أن الذرة تتكون من نواة تدور حولها الإلكترونات؟ ما هي التجربة التي أثبتت أن هذا هو التركيب المكاني للذرة؟ ففي نهاية المطاف، لم يسبق لأحد أن رأى الذرة بأعينه مباشرة، ولا حتى من خلال المجهر على حد علمي (لقد رأوا "نتوءا" مستديرا وهو الذرة، ولكن ليس بنيتها الداخلية) فكيف تعرف ذلك؟ ما هو هيكلها مثل هذا الشيء الصغير إذا لم يره أحد؟
إلبينتزو,
هل تعرف الفيزياء الحديثة كيف تفسر الأسباب الحقيقية للجاذبية؟ لماذا تنجذب الأرض إلى الشمس؟ هل "هناك شيء" يدفعه نحو الشمس؟ إن تفسير "الجسم الضخم الذي يشكل الفضاء المحيط به" مألوف بالنسبة لي، لكنه يبدو مبسطًا للغاية وغير مفهوم بالنسبة لي. هناك المثال الذي يحبون ضربه وهو كرة ثقيلة توضع على مرتبة وتشكل "حوضا" ومن ثم إذا وضعنا كرة صغيرة بجانبها فسوف تتدحرج في اتجاهها، لكن المضحك في هذا المثال هو أنه في المقام الأول هناك حاجة إلى قوة الجاذبية حتى تتدحرج الرخامة إلى داخل التجويف... لذا فأنا لست متأكدًا من أن هذا هو أفضل مثال.
يهودا
اعتقد انك اسات فهمي. أعتقد أن ملاءمة الصيغة للقياسات (وجزء فقط) لا يفسر أي شيء. داروين "غيّر صيغة" لامارك، لكنه أعطى التغيير تفسيرا. لو لم يتم اكتشاف الجينات حتى اليوم، فهل سيؤدي ذلك إلى إبطال نظرية التطور؟
ويهودا - ماذا تفعل بمجموعة متنوعة من الأدلة الإضافية للمادة المظلمة؟ أنت تبدو لي مثل شخص متدين يكيف الواقع مع آرائه، وليس العكس.
حقًا؟
كم مرة تم تزويدك بروابط لأوراق علمية تستشهد بالدليل الإيجابي على المادة المظلمة؟ كم مرة رفضت قراءة المقالات؟
كم مرة تم شرحها لك أنه لم يقم أحد قط بتغيير بيانات الرصد، ولكن فقط قام بتغيير النموذج النظري إلى نموذج يناسب القياسات؟
كم مرة تم شرح لك أن المادة المظلمة لها آلاف العواقب تتجاوز الدوران في المجرات الحلزونية، وأن صيغك المنقحة لا تفسر (بل وتتناقض) جميع العواقب الأخرى (وهو ما تشرحه نظرية المادة المظلمة بدقة بالطبع) ؟
كم مرة قيل لك أنك تنظر إلى الأدلة بشكل انتقائي، وأن حججك مبنية على كتاب لطلاب المدارس الثانوية تنص مقدمته على أنه لا يقدم الصورة الكاملة؟
كم مرة أوضحوا لك أنه لا يوجد شيء اسمه "صيغة الجاذبية" لمدة مائة عام؟ وأنه تم استبدالها بأينشتاين في النظرية النسبية العامة، وأنه إذا كنت تريد تغيير ما تسميه "صيغة الجاذبية" فعليك تغيير النظرية بأكملها (والتي، بالطبع، واحدة من أكثر النظريات التي تم التحقق منها في العلوم تاريخ)؟
أنت فقط تثبت أنك كاذب..
إلى Albanzo - من فضلك لا تدعوني كاذبًا، بالطبع ليس هناك أي فائدة من الرد على السيد Albanzo، وهو عالم كان مثارًا باسم يهودا.
ولم يثبت لي أحد قط أن ادعاءاتي حول الكتلة المظلمة لا أساس لها من الصحة.
لفيزيائي صغير جدًا. لقد استمتعت بقراءة تعليقك.
نسيم حاولت تغيير صيغة نيوتن والتغيير الوحيد هو الذهاب إلى حل آخر لا يشير إلى الجاذبية.
فيزيائي صغير جداً،
أشعر أنك تفعل شيئًا من الظلم في Dark Matter في مقارناتك وأمثلتك. على سبيل المثال، كل حالات فشل التنبؤات النظرية (المقترحة قبل الأدلة التجريبية) كانت فاشلة لأنها كانت محجوبة تمامًا بالتجربة. على سبيل المثال، في كل دورة تمهيدية للنسبية الخاصة، تتعلم كيفية رؤية عدم وجود موقع في التجربة. المادة المظلمة لا تتعارض مع أي دليل تجريبي فحسب، بل لديها أيضًا تنبؤات متطابقة. ومشكلتها (ولا ينبغي الاستهانة بها) هي أننا لا نملك معلومات مجهرية عن الجسيمات التي تتكون منها.
الجملة "لا يمكن التنبؤ بأي ظاهرة ذات سبب "مباشر"" مضللة أيضًا. هناك أدلة رصدية على وجود المادة المظلمة (أشهرها العنقود الرصاصي). كما أن الإشارة إلى كلمة "مباشرة" هي في حد ذاتها مضللة إلى حد ما، لأننا لسنوات عديدة في الفيزياء لم نعتمد فقط على الظواهر المباشرة. على سبيل المثال، لم يسبق لأحد أن رأى الإلكترون. لذا، فمن الصحيح أن لدينا معلومات حول الخصائص المجهرية للإلكترون أكثر من تلك الخاصة بالمادة المظلمة، ولكن يجب على المرء أن يكون حذرًا عند الطلب على الأدلة المباشرة. علاوة على ذلك، ليس من الواضح بالضبط ما هو المقصود بـ "التسبب المباشر". على سبيل المثال، فإنه يسبب بشكل مباشر هياكل معينة في طيف الطاقة لإشعاع الخلفية - هناك تطور نظري لهذا ويرتبط التنبؤ بالقياسات. هل هو مباشر أم غير مباشر في نظرك؟
وأخيرا، فإن مقارنة المادة المظلمة بالسلاحف والأفيال، وما إلى ذلك - وهي فكرة دينية ليس لها أي أساس علمي فحسب، بل هي في حد ذاتها مناهضة للعلم - أمر شنيع بعض الشيء. كما ذكرنا، لا تزال المادة المظلمة غامضة، ولا يزال هناك الكثير مما يجب استكشافه واكتشافه حولها، ولا يزال هناك احتمال غير صفر بأن نكتشف تفسيرًا بديلًا للجاذبية لا يشملها على الإطلاق (تمامًا كما قد نفعل) نكتشف غدا أن النظرية النسبية خاطئة)، ولكنها فكرة علمية، مبنية على الملاحظات، تنتج تنبؤات تصلح للملاحظات وتفسر كل الظواهر في المجال.
جيد،
لا فائدة من الحديث مع يهودا، لذا فقط لمصلحة المعلقين الآخرين سنذكر أنه يرقد بجبهة حازمة. ولا فائدة من الاستماع إليه، لأنه يقول أشياء خاطئة (وقد ثبت خطأه)، لكنه يرفض تغيير المنشور الدائم الذي يلصقه في كل مرة يرى فيها عبارة "المادة المظلمة". وغني عن القول أنه لم يغير أحد القياسات على الإطلاق (كل ما تم تغييره هو النموذج المادي من النموذج الذي كانت مخفية بواسطة القياسات، إلى النموذج الذي يطابقها تمامًا بل وينتج تنبؤات جديدة تم تعديلها مرات لا حصر لها - وبعبارة أخرى، العلم ).
يعد تغيير صيغة نيوتن أمرًا لطيفًا للغاية، لكن النظريات الكونية الحالية مبنية على النسبية العامة. لقد أظهر أينشتاين وخلفاؤه بالفعل استعدادهم لإضافة وطرح مصطلحات من الصيغ وفقًا للملاحظات، وبالفعل تمت إضافة ثابت لوصف مساهمة الطاقة المظلمة في توسع الكون. من الواضح أنها لا تعمل فيما يتعلق بالكتلة المظلمة.
يونيو - بقدر ما فهمت، من الممكن قياس "المادة المظلمة" فقط وفقًا لتأثير جاذبيتها على الجسيمات الأخرى. لم أفهم حقًا كيف يعمل في الكاشف (ربما تغييرات طفيفة في اتجاه/سرعة الإلكترونات ذات الأصل المعروف)، ولكن أعتقد أنه إذا استثمرت الكثير من المال والجهد، فسيكون لدى العلماء سبب وجيه لافتراض أنه يعمل 🙂
يهودا
الصيغة ليست تفسيرا ماديا. إذا قمت بتغيير صيغة نيوتن، فإنك لم تشرح شيئًا.
والقول "لم يتم العثور على المادة المظلمة" هو قول هراء، سامحني. لا نعرف كل شيء عنه، ولكن هناك أدلة كافية على وجوده.
إلى "عالم فيزياء صغير جدًا"
يخبرني حدسي أنك لست فيزيائيًا صغيرًا حقًا
ربما ليس كبيرًا جدًا أيضًا، ولكنه بالتأكيد فيزيائي محترف ويحظى باحترام كبير في مجاله
قال على مستوى أستاذ من الأكاديمية
على الرغم من أن القول المأثور "أنت لم تكتشف النظرية النسبية"،
لكنك بالتأكيد اكتشفت أشياء مهمة وذات معنى
حتى أنني أخمن، بين نفسي، من أنت
لم أفهم من المقال - كيف يفترض بهذا الكاشف أن يكشف المادة المظلمة ؟؟؟؟
فإذا كنا لا نعرف عنها شيئا - وليس لها أي تفاعل مع المواد التي نعرفها - فلماذا يختلف الأمر في هذه المادة - ما الذي يجعلهم يقولون إن المادة المظلمة ضربت الحاوية ؟؟؟؟
"المادة المظلمة، التي تشكل على ما يبدو حوالي 85٪ من مجمل المادة في الكون" أعتقد أن المادة المظلمة لا تمثل سوى حوالي ربع كتلة/طاقة الكون. معظم الباقي عبارة عن طاقة مظلمة وحوالي خمسة بالمائة فقط عبارة عن مادة "طبيعية" يمكن ملاحظتها!
יפה
. عندما لا تتطابق بيانات الجاذبية المقاسة في الميدان مع ما تم الحصول عليه من صيغة نيوتن-آينشتاين للجاذبية، يجب القيام بشيء واحد بسيط وهو التخلص من الصيغة والبحث عن صيغة أخرى. لا يوجد سبب في العالم لتغيير البيانات المقاسة وإضافة المادة (المظلمة) إليها، وعندما لا ينجح ذلك، يتم استخدام الطاقة المظلمة أيضًا، والشيء الرئيسي هو أن النتائج المقاسة تتوافق مع صيغة الجاذبية "المقدسة". لا يوجد سبب في العالم لوجود قانون مثبت على مسافات ألف سنة ضوئية (في النظام الشمسي) حتى على مسافات ملايين ومليارات السنين الضوئية! أعلم أنها مسألة نفسية بالأساس، فمن الصعب أن نقول وداعًا لهذه الصيغة، فبعد كل شيء ولدنا بها وقصة التفاحة التي سقطت على رأس نيوتن لا تُنسى، لكننا منذ ثمانين عامًا نبحث عن الاثنين. جزيئات الكتلة الوهمية المظلمة دون نجاح كبير! لذلك عليك أن تقرر أن البحث يكفي. وداعاً لصيغة الجاذبية، الكون الواسع على مسافات كونية كبيرة يعمل بشكل مختلف.
الرجاء الرد بلطف من فضلك.
إن قصة المادة المظلمة رائعة ليس فقط من وجهة نظر علمية، ولكن أيضًا (وربما ليس أقل) من وجهة نظر فلسفية. ماذا لدينا هنا؟ النظريات الفيزيائية والكونية التي تتوافق تمامًا مع بعضها البعض، ولكنها معًا تنتج نتيجة غير منطقية لحركة الأجرام السماوية. ويجب أن نتذكر أننا لا نقيس بشكل مباشر أيًا من بيانات الأجرام السماوية ووزنها وحركتها، بل نعتمد على نظريات غنية تساعدنا في ترجمة ما نراه عبر التلسكوبات إلى قصة كاملة. لا توجد طريقة أخرى، الجميع يمارسون العلم.
ومن أجل "تصحيح" البيانات، تم اقتراح إضافة "المادة المظلمة" بكميات هائلة، والتي تحيط بنا دون أن نتمكن من الشعور بها حتى الآن. مثل هذه المناهج النظرية التي افترضت وجود المواد والأشياء قبل الاكتشافات، أنتجت نتائج رائعة في الماضي، مثل التنبؤ بوجود الجسيمات دون الذرية، التي تم العثور عليها في نهاية المطاف وهزت النظرية بأكملها. كما أنها أنتجت إخفاقات مجيدة، مثل الأثير، الذي حشدته المادة السماوية اليونانية لملء الفضاء والسماح بحركة الموجات الكهرومغناطيسية. وباستثناء كلمة "موجات الأثير" للدلالة على البث الإذاعي، لم يبق منها شيء؛ وأمامه مادة "الفلوجستون"، وهي نفس المادة التي من المفترض أنها تشعل النار عندما تتدفق عبر المادة.
كانت هناك حالات أظهرت فيها الفرضيات المطروحة تطابقًا جيدًا بين التنبؤ النظري والنتائج التي يمكن اكتشافها. في المقابل، كانت هناك حالات أدى فيها التناقض إلى الرفض التام للنظرية.
ماذا سيحدث للنظرية الكونية؟ هل سيتم العثور على نتائج من شأنها أن تؤدي إلى اعتماد فرضية المادة المظلمة وتسمح بالإبقاء على النظرية، أم أنه كلما تعمقنا في البحث عن المادة المظلمة ولم يتم العثور على شيء، سيتم رفض النظرية بأكملها؟ وفي الوقت نفسه، فإن التشبث بنظرية المادة المظلمة أمر رائع. يؤمن عدد كبير من علماء الفيزياء وعلماء الكون بوجوده، فهو ينظم النظريات التي من دونه لانهار، لكن لا يمكن مشاهدة أي ظاهرة يسببها "مباشرة".
لكن في المستقبل، ما الذي سيختار العلماء الاحتفاظ به: النظرية الجميلة التي يتم حشد المادة المظلمة السرية للدفاع عنها، أو التمسك بالنتائج التي تظهر عدم وجود مثل هذه المادة، حتى لو كان ذلك يعني رفض النظرية؟
وفي الوقت نفسه، تشبه المادة المظلمة تلك السلحفاة التي تسبح في المحيط، والتي تقف عليها ثلاثة أفيال، والتي كانت تمسك الأرض يومًا ما لئلا تسقط. وحتى هذه السلحفاة لم يتم العثور عليها حتى يومنا هذا، وما زلنا نعيش بشكل جيد على أرض مستقرة (التي علمنا كوبرنيكوس أنها تتحرك بسرعة هائلة عبر الفضاء).