بمباران ورق الماس برای شکار "فوتون تاریک"

دانشمندان بنیاد ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا و دستگاه پدمه (Padme)

ما تنها حدود یک دهم کل هستی درون کیهان را می‌بینیم. بقیه‌ی آن؟ گم شده! نادیدنی است و تنها از راه گرانشی که بر مواد آشنا وارد می‌کند شناسایی می‌شود. پژوهشگران این را بخش تاریک کیهان (dark sector) می‌نامند- رده‌ای از ذراتِ دارای جرم و انرژی که به نظر می‌رسد باید یک جایی در جهان باشد ولی با مواد دیدارپذیر (همان چیزهایی که ما و هر آنچه می‌بینیم را ساخته) برهمکنش از راهی که در توان ما برای دیده شدن باشد را ندارد.

اکنون دانشمندان بنیاد ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا در پروژه‌ای تازه تلاش دارند تا کل بخش تاریک کیهان را تنها به کمک ذره‌ی فرضی فوتون تاریک آشکار کنند. فوتون تاریک، نسخه‌ی فوتون معمولی که نور را حمل می‌کند در بخش تاریک کیهان است. و اگر به راستی این فوتون تاریک شناسایی شود، شواهدی برای نیروی پنجم کیهان به ما خواهد داد- دستاوردی بسیار بزرگ در دنیای فیزیک.

بر پایه‌ی گزارش گاردین، برنامه‌ی پژوهشگران ایتالیایی در این پروژه بمباران یک قرص (ورق) الماس توسط باریکه‌ای از پوزیترون‌ها -نسخه‌ی پادماده‌ی الکترون است. در شرایط معمولی پوزیترون‌ها و الکترون‌ها با برخورد به هم یکدیگر را نابود کرده و یک جفت فوتون معمولی تولید می‌کنند.

ولی اگر فوتون‌های تاریک هم به راستی وجود داشته باشند، پس هر از گاهی می‌بایست از نابودی الکترون-پوزیترون، یک فوتون تاریک پدید بیاید. در این صورت، به جای تولید دو فوتون معمولی، یک فوتون تاریک و یک فوتون معمولی باید همراه هم پدید بیایند.

این پژوهشگران به "فیزیکز وُرد" گفته‌اند امیدوارند باریکه‌ی پوزیترونی که در آزمایشگاهشان بر ورق الماس می‌افکنند با الکترون‌هایی به اندازه‌ی کافی برخورد کند که بتواند [دستکم] یک فوتون تاریک تولید کند. اگر فوتون تاریکی تولید شود، آزمایشگاه این دانشمندان که دستگاه پَدمه (Padme) نام دارد نمی‌تواند آن را به طور مستقیم آشکار کند؛ ولی گم شدن یک فوتون در آن، گواهی بر تولید یک فوتون تاریک خواهد بود. اگر در یک "نابودی پوزیترون-الکترون"، یک فوتون تاریک پدید آید، دستگاه پدمه آن را مانند ناپدید شدن بخشی از انرژی‌اش نشان می‌دهد، زیرا این انرژی وارد بخش تاریک شده است.

اگر چنین چیزی رخ دهد، چشمداشت پژوهشگران اینست که بتوانند وجود فوتون تاریک را تایید کنند و جرمش را اندازه بگیرند. (بر خلاف فوتون‌ معمولی، فوتون تاریک دارای جرم است.)

چنین چیزی تنها وجود یک ذره‌ی تازه را نشان نخواهد داد، بلکه نشانگر وجود یک نیروی کاملا تازه نیز خواهد بود.

در بخش روشن کیهان چهار نیروی بنیادی داریم. نیروی الکترومغناطیس که انرژی نور را حمل می‌کند و اتم‌ها را به یکدیگر می‌پیوندد. نیروی هسته‌ای قوی که ذرات درون اتم را کنار هم نگه می‌دارد. نیروی هسته‌ای ضعیف که اتم‌ها را از هم جدا کرده و وامی‌پاشاند. و گرانش، چهارمین نیرویی که می‌شناسیم و ما را روی زمین نگه داشته و بر حرکت‌های جهان هستی فرمان می‌راند..

بر پایه‌ی این گزارش اگر فوتون‌های تاریک وجود داشته باشند، نمایانگر وجود یک نیروی پنجم و به کلی متفاوت خواهند بود- نیرویی که در مدل برتر ما از کیهان وجود ندارد: الکترومغناطیس تاریک. اگر در پدمه یک فوتون تاریک یافته شود، افزون بر آن که دستاوردی بزرگ خواهد بود (زیرا تاکنون همه‌ی تلاش‌ها برای شکار فوتون های تاریک پوچ بوده)، نشانگر این خواهد بود که زمان آن رسیده تا کتاب‌های فیزیک را دوباره بنویسیم.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

dark sector - National Institute for Nuclear Physics - Italy - dark photon - photon - fifth force - Guardian - diamond wafer - antimatter - positron - electron - Physics World - Padme - electromagnetism - atom - strong force - weak force - gravity - Earth - dark electromagnetism

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان