رازگشایی از اسرار «ماده تاریک» با دقیق‌ترین ساعت‌ جهان

به گزارش سیتنا، اگرچه ما مستقیماً ماده تاریک را مشاهده نکرده‌ایم، اما می‌توانیم اثرات آن را بر جهان ببینیم. به طرز ناامیدکننده ای، هیچ چیزی در مدل های فعلی فیزیک ما، برای توضیح آنچه می بینیم وجود ندارد. اکنون محققان دانشگاه ساسکس و آزمایشگاه ملی فیزیک در بریتانیا استفاده از ساعت‌های اتمی را برای شناسایی ذرات کم جرمی که به‌طور بالقوه این ماده مرموز یعنی ماده تاریک را تشکیل می‌دهند، پیشنهاد کرده‌اند.

به‌نظر می‌رسد که این ذرات با «ذرات ماده منظم»، اما بسیار ضعیف برهم کنش می‌کنند. ساعت‌های اتمی به نوسانات تقریباً نامحسوس اتم‌ها که بین حالت‌های انرژی حرکت می‌کنند تا زمان را مشخص کنند، متکی هستند بنابراین هرگونه ضربه خفیف به این نوسانات، برای مثال از یک ذره ماده تاریک فوق‌سبک، قابل مشاهده است.

ابتدا، محققان مدل‌های نظری را برای چگونگی اندازه‌گیری تغییرات در زمان‌بندی ساعت اتمی پیشنهاد کردند. پس از آن، آن‌ها از ساعت‌های اتمی موجود برای کمک به اثبات دوام این رویکرد استفاده کردند.

گام بعدی، راه اندازی آزمایشی است که در آن بتوان دو ساعت اتمی را با هم مقایسه کرد: ساعتی که کمی بیشتر مستعد تغییرات در آنچه به عنوان پایه های ثابت یا مقادیر ثابت که قوانین کیهان بر آن‌ استوار است، بود.

در این مطالعه دو پایه ثابت مورد بررسی قرار گرفتند: «ریز ساختار ثابت»، که توصیف می‌کند چگونه الکترون‌ها به شدت جذب پروتون‌های یک اتم می‌شوند و نسبت جرم الکترون به پروتون، که نشان‌دهنده «سنگینی» اتم‌ها است.

هر دو پایه ثابت می‌توانند با برهم‌کنش ذرات فوق‌سبکی مانند اکسیون، که به نظر می‌رسد مسئول اثرات ماده تاریک هستند، مختل شوند. این مطالعه محدودیت‌هایی را برای بزرگی تغییرات تعیین می‌کند که احتمالاً حضور ذرات را نشان می‌دهد.

واضح است که در اینجا تئوری های زیادی وجود دارد و ما با مفروضات و پیش بینی های زیادی سر و کار داریم که البته بسیار هوشمندانه هستند. در نهایت، تغییرات دقیقه ای در تیک تاک ساعت اتمی می تواند پیامدهای عمیقی برای فیزیک داشته باشد.

ساعت های اتمی فراتر از اینکه بتوانند زمان را با دقتی بی نظیر در طول میلیاردها سال نگه دارند، برای دانشمندان بسیار مفید هستند. این ساعت‌ها برای اندازه گیری انتقال به سرخ گرانشی استفاده شده‌اند به عنوان مثال،راهی که گرانش می تواند با زمان تداخل داشته باشد. آنها همچنین در فیزیک کوانتومی نیز مهم هستند و زمینه های تحقیقاتی را به روی راه هایی باز کرده اند که می‌توانند اطلاعات کوانتومی را منتقل یا ذخیره کنند. اکنون به نظر می رسد که آنها می توانند آشکارسازهای ماده تاریک نیز باشند.

محققان می‌گویند این یافته‌ها بر هیچ نظریه‌ای متکی نیستند و مدل‌های تولید شده انعطاف‌پذیری زیادی دارند که فراتر از قلمرو ماده تاریک و در سایر پدیده‌های غیرقابل توضیح است.

انتهای پیام