أنابيب طويلة ومغناطيس قوي وأشعة ليزر ساطعة. هل هذا كل ما يتطلبه الأمر لإغراء أكثر الجسيمات رعونة في الكون بالكشف عن نفسها؟
الفيزيائيون الذين يعملون على جبال الألب الثاني تأمل التجربة بالتأكيد ذلك ، حيث بدأوا بحثهم عن المادة المظلمة المحورية (أو الشبيهة بالأكسيون) يوم الثلاثاء 23 مايو. ALPS (بحث أي جزيئات ضوئية) عبارة عن تجربة طولها 820 قدمًا في Deutsches Elektronen-Synchrotron ، أو DESY.
جبال الألب الثاني يبحث عن الجسيمات الأولية التي استعصت على الملاحظة البشرية حتى الآن. يُعتقد أن هذه الجسيمات مسؤولة عن ما يسمى بالمادة المظلمة ، المصطلح العام لـ 27٪ من الأشياء في الكون التي لم يتم ملاحظتها بشكل مباشر ، ولكن يظهر وجودها في هالات المادة المظلمة وعدسات الجاذبية.
على المقاييس الكبيرة ، تكون بصمات المادة المظلمة واضحة ، ولكن لتحديد ما يشتمل على الأشياء المجهولة على وجه التحديد ، يتعين على الفيزيائيين النظر إلى بعض المقاييس الأصغر.
هناك العديد من المرشحين الأساسيين للمادة المظلمة ، لكن المرشحَين الرئيسيين هما الجزيئات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) والمكائن. تمت تسمية الأكسيونات نسبة لمنظف الغسيل وهي أصغر من WIMPs. في الواقع ، يُفترض أنها صغيرة جدًا لدرجة أنها تتصرف مثل الموجات أكثر من الجسيمات ، على غرار فوتونات الضوء (يُعتقد أن مرشحًا آخر للمادة المظلمة ، الفوتونات المظلمة ، يعمل بشكل مشابه ، ومن هنا جاء اسمه).
تتمثل إحدى خصائص الأكسيونات في أنها قد تدخل وتخرج من الوجود – وربما حتى من الفوتونات العادية. جبال الألب تم تصميم التجربة الثانية لاكتشاف الجسيمات مثل المحاور عن طريق أخذ قياسات لهذه التغييرات المحتملة ، من الفوتونات إلى المحاور والعودة مرة أخرى. تم أخذ المغناطيسات في التجربة ، والتي تُستخدم لإنشاء مجال مغناطيسي لاستضافة هذا التحول من الفوتون إلى الأكسيون ، من مسرع HERA المتقاعد منذ ذلك الحين في DESY.
جبال الألب يتم فصل الجزء الثاني إلى جزأين بواسطة جدار لا يمكن للضوء أن يمر من خلاله ، لكن يمكن أن يمر به الأكسيون. إذا ظهر الضوء على الجانب الآخر من التجربة ، فإنه يشير للعلماء أن الفوتون قد تحول إلى أكسيون ، وعبر الجدار ، وعاد إلى الفوتون.
قال أكسل ليندنر ، رئيس المشروع في DESY والمتحدث باسم تعاون ALPS ، في DESY يطلق. وأضاف ليندنر أن الاحتمالات “مثل رمي 33 حجر نرد وكلها تأتي بنفس الطريقة”.
ستبدأ التجربة البحث في “وضع التشغيل المخفف” ، وفقًا للإصدار ، لتسهيل تمييز ضوء الخلفية الذي يمكن أن يعطي إيجابيات خاطئة للمادة المظلمة الأكسيونية. جبال الألب من المتوقع أن يصل II إلى الحساسية الكاملة في وقت لاحق من هذا العام وسيتم تحديث نظام المرآة الخاص به في العام المقبل. من المتوقع ظهور البيانات الأولى من التجربة في عام 2024.
قال ليندنر: “حتى إذا لم نعثر على أي جسيمات ضوئية مع ALPS ، فإن التجربة ستغير حدود الاستبعاد للجسيمات فائقة الخفة بمعامل 1000”. ستكون هذه خطوة كبيرة ، حيث أن البحث عن الأكسيون حتى الآن كان عملية شاقة للوصول إلى النطاق الكتلي المحتمل للجسيمات النظرية.
جبال الألب سوف يتحد II مع كاشفات المادة المظلمة العملاقة الأخرى مثل LUX-ZEPLIN في ساوث داكوتا و XENON1T تحت جبال Apennine في استنشاق الفيزياء المراوغة التي يقوم عليها الكون.
أكثر: راديو المادة المظلمة هذا يمكنه ضبط الفيزياء الجديدة
