لقد أصبح البحث عن المادة المظلمة مفتوحًا على مصراعيه
الأمل هو أنه في يوم من الأيام، جزء صغير من المادة المظلمة يسمى جسيم ضخم ضعيف التفاعل (اختصارًا WIMP) سوف يصطدم بذرة الزينون، مما يخلق انفجارًا من الضوء والشحنة الكهربائية. وبعد إجراء هذه التجارب لسنوات، بدأت مؤخرًا في رؤية ومضات نادرة من جسيم ينزلق أثيريًا عبر مادة عادية حتى يصطدم بأجهزة الكشف. ولسوء الحظ، فإن الإشارة الجديدة لا تنتجها المادة المظلمة. وبدلاً من ذلك، تلتقط أجهزة الكشف شيئًا غير جوهري مماثل ولكنه أكثر دنيوية: النيوترينوات، وهي الجسيمات دون الذرية ذات وزن الريشة التي تنتجها الشمس والنجوم الأخرى بكميات هائلة. أدى فشل الفيزيائيين في العثور على المادة المظلمة حيث اعتقدوا أنها موجودة إلى وفرة من المقترحات لطرق جديدة للبحث: أجهزة الاستشعار الكمومية، وأجهزة الكشف القائمة على الهيليوم السائل، وعمليات البحث في الغلاف الجوي لكوكب المشتري، وأكثر من ذلك. لقد عرف الفيزيائيون منذ عقود أن خلفية النيوترينو هذه كانت موجودة؛ كانوا يأملون فقط في اكتشاف المادة المظلمة WIMP أولاً. والآن تبدو الفرصة ضئيلة. إن بعض أجهزة الكشف عن WIMP الموجودة اليوم هي بكل بساطة كبيرة وحساسة لدرجة أنها تدخل إلى ما يسمى “ضباب النيوترينو”، حيث من المرجح أن تحجب الجسيمات العادية أي إشارة من الهدف الرئيسي. ولا يوجد أي حماية لهذه الكواشف من النيوترينوات، التي تنزلق بسهولة عبر الأرض نفسها. وهذا يعني أن التجربة التالية التي تستخدم هذا النهج طويل الأمد للبحث عن المادة المظلمة WIMP قد تكون الأخيرة. ومع ذلك، فإن ضرب ضباب النيوترينو لا يعني نهاية البحث عن المادة المظلمة. يتعين على الباحثين فقط تحويل تركيز بحثهم. تقول كاثرين زوريك، عالمة فيزياء الجسيمات النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “لم نر المادة المظلمة WIMP”. كما تقول، لم يعثر العلماء على جسيمات جديدة في مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، وهو منشأة قوية لتحطيم البروتونات تمتد على الحدود بين فرنسا وسويسرا. يقول زوريك: “وبالتالي يوسع الناس نطاقهم بشكل طبيعي”. وبينما يفعلون ذلك، هناك الكثير من المرشحين ينتظرون على الأجنحة. وبعبارة أخرى، فإن المطاردة تتحول من مسبار ضيق إلى نوع من الحرية للجميع. إنه تحول كبير. اليوم، أصبح علماء فيزياء الجسيمات أقل ثقة بشأن هوية المادة المظلمة مما كانوا عليه عندما بدأوا البحث عنها. سيعترفون بحرية أنهم لا يستطيعون افتراض الأساسيات – على سبيل المثال، إذا كانت المادة التي تشكل المادة المظلمة أثقل من الأرض أو أخف من موجة الراديو، أو إذا كانت المادة المظلمة عبارة عن نوع واحد أو عشرات من الجسيمات. يمكن أن يكون عدم اليقين محبطًا، بل ومتواضعًا. يقول هيو ليبينكوت، المتخصص في تجريب المادة المظلمة بجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا: “إن النطاق المحتمل الذي يمكن أن تتواجد فيه العناصر المرشحة هائل للغاية، لدرجة أن احتمالات العثور عليها في أي تجربة صغيرة ضئيلة للغاية”. لكن فشل الفيزيائيين في العثور على المادة المظلمة حيث اعتقدوا أنها موجودة أدى أيضًا إلى وفرة من المقترحات لطرق جديدة للبحث: أجهزة الاستشعار الكمومية، وأجهزة الكشف القائمة على الهيليوم السائل، وعمليات البحث في الغلاف الجوي لكوكب المشتري، والمزيد. “الآن هناك قدر كبير من الإثارة. وأخيرًا، هناك تكنولوجيا”، كما يقول جراي ريبكا، عالم الفيزياء بجامعة واشنطن، الذي شارك في قيادة تجربة تبحث عن الأكسيونات، وهي مرشحة للمادة المظلمة خفيفة الوزن للغاية. ومع ذلك، مع وجود العديد من الأماكن التي يجب البحث فيها، أين من المنطقي أن يبدأ الفيزيائيون من جديد؟ الجهل الفلكي في البداية: ولادة الكون. كانت المادة المظلمة معنا منذ البداية، وهناك الكثير لنتعلمه من تلك العصور المبكرة. إن خرائط الخلفية الكونية الميكروية – أول ضوء من السنوات الأولى للكون – مليئة بالتقلبات الناجمة عن تكتل المادة الأساسية. من خلال قراءة هذه الثمالة الكونية، يمكن للباحثين معرفة أن 17% فقط من المادة في الكون تتكون من جسيمات عادية مثل البروتونات والنيوترونات. أما نسبة الـ 83% المتبقية فهي عبارة عن مادة مظلمة، والتي لا تتفاعل مع الضوء أو المادة العادية إلا من خلال الجاذبية.
تم النشر: 2026-06-18 10:00:00
مصدر: www.technologyreview.com
