أجرت جامعة هامبورغ تجربة صغيرة الحجم للبحث عن الأكسيونات، وهي أحد المرشحين الرئيسيين للمادة المظلمة، وأظهرت أن حتى المصفوفات الصغيرة يمكن أن تساهم في فيزياء الجسيمات.
غالباً ما يرتبط علم الكونيات الحديث بالمراصد الضخمة والأجهزة المعقدة والتعاون العالمي والتمويل الضخم. ومع ذلك، لا يزال بالإمكان إحراز تقدم من خلال جهود أصغر وأكثر مرونة، يقودها باحثون شباب وتدعمها الموارد المؤسسية وحلول إبداعية للمشاكل، بما في ذلك البحث المستمر عن المادة المظلمة.
في دراسة نُشرت مؤخرًا في مجلة JCAP، قام فريق من طلاب الدراسات العليا في جامعة هامبورغ بتصميم وبناء كاشف فراغي للبحث عن الأكسيونات، وهي جسيمات مرشحة بقوة لتكون المادة المظلمة. وعلى الرغم من محدودية الموارد، تمكنوا من وضع قيود تجريبية جديدة على خصائص الأكسيونات، مما يُظهر أن التجارب الصغيرة الحجم لا تزال قادرة على المساهمة في الإجابة على أحد أكبر الأسئلة المفتوحة في الفيزياء.
البحث عن المادة المظلمة
قال أجيت أكغوموس، المؤلف الأول للدراسة: "تكمن ميزة العمل مع المادة المظلمة، أو الأكسيونات، في أننا نتوقع وجودها في كل مكان في مجرتنا. لذا، في الواقع، بغض النظر عن مكان إجراء التجربة، توجد مادة مظلمة متاحة يمكنك إجراء التجارب عليها."
استخدم الفريق تمويله الخاص لبناء الجهاز التجريبي، بدءًا من تجويف رنيني مصنوع من مواد عالية التوصيل، بالإضافة إلى الإلكترونيات والكابلات والتركيبات وأجهزة القياس. يقول نبيل سلامة، أحد مؤلفي الدراسة: "الكاشف الذي بنيناه هو في الأساس أبسط نسخة من كاشف تجويف المادة المظلمة".
كما اعتمدوا على البنية التحتية والمعدات الموجودة التي وفرتها الجامعة، وتعاونوا مع مجموعات أخرى بدلاً من بناء كل شيء من الصفر. ثم قاموا باختبار النظام ومعايرته وتشغيله لجمع البيانات.
"لقد قمنا باختزال التجارب المعقدة للغاية إلى مكوناتها الأساسية"، كما تقول سلمى. "والنتيجة هي مصفوفة أقل حساسية، تقتصر على نافذة بحث صغيرة، ولكنها لا تزال قادرة على توليد بيانات علمية جديدة."
لم يتم العثور على إشارة، تم وضع قيود جديدة
يوضح إيكغوموس قائلاً: "للبحث عن الأكسيونات، تحتاج إلى اختبار نطاق واسع من المعايير المحتملة. تغطي تجربتنا منطقة صغيرة فقط، بحساسية محدودة، لكنها مع ذلك تساعد في تضييق نطاق الاحتمالات. للعثور على الجسيم فعلياً، تحتاج إلى تجارب أكبر بكثير أو العديد من التجارب المختلفة، كل منها يختبر منطقة محددة."
بعد انتهاء الفريق من جمع البيانات، لم يرصد أي إشارة متعلقة بالأكسيونات. هذه النتيجة ليست سلبية، بل توفر قيودًا مهمة. فهي تُمكّن العلماء من استبعاد الأكسيونات ذات خصائص معينة ضمن نطاق الكتلة قيد الاختبار، لا سيما تلك التي تتفاعل بقوة أكبر مع الفوتونات. وهذا يُساعد في تحسين البحث ويُفيد التجارب المستقبلية.
أثناء مراجعة الأقران، أشار أحد المراجعين إلى احتمال مثير للاهتمام، كما ذكرت سلمى. فبمجرد اكتشاف الأكسيونات وتوضيح خصائصها، وخاصة كتلتها، ستصبح التجارب المماثلة أكثر سهولة، بل ومناسبة للمختبرات التعليمية. تقول سلمى: "قيل لنا إن مصفوفات مثل مصفوفاتنا قد تصبح يومًا ما تجارب معملية قياسية للطلاب. بطريقة ما، ربما كنا قد توقعنا هذا المستقبل بالفعل، وأثبتنا أنه من الممكن بالفعل بناء مثل هذه التجربة وإجراؤها على نطاق صغير."
DOI: 10.1088/1475-7516/2026/04/054
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
أين الأرقام؟ ما هو نطاق الطاقة الذي تم اختباره؟ ما هو نطاق الطاقة النظري الكلي؟