۲۲ آوریل ۲۰۲۵-ماده تاریک -©shutterstock/Color4260
با رونمایی دانشمندان از یک آشکارساز ماده تاریک انقلابی که می‌تواند یکی از بزرگترین اسرار فیزیک را در ۱۵ سال آینده حل کند، ممکن است عصر جدیدی در اکتشافات کیهانی در افق باشد.
این دستگاه پیشنهادی که توسط یک تیم بین‌المللی از کالج کینگ لندن، دانشگاه هاروارد، دانشگاه برکلی و دیگران توسعه یافته است، می‌تواند سرانجام اکسیون‌ها، ذرات گریزان که گمان می‌رود اکثریت قریب به اتفاق جرم جهان را تشکیل می‌دهند، را شناسایی کند.این فناوری پیشگامانه با پتانسیل تنظیم فرکانس‌های پنهان ماده تاریک، می‌تواند بافت نامرئی کیهان را روشن کرده و درک ما از جهان را از نو تعریف کند.
در قلب این رویکرد جدید، تمرکز بر اکسیون‌ها، ذرات فرضی که گمان می‌رود کاندیدای اصلی ماده تاریک باشند، قرار دارد.آکسیون‌ها برای اولین بار در سال ۱۹۸۳ به صورت تئوری مطرح شدند و محققان اظهار داشتند که می‌توانند به عنوان میدان‌های نوسانی قابل تشخیص در فرکانس‌های خاص وجود داشته باشند.
در حالی که آنها برای دهه‌ها در حد فرضیه باقی مانده‌اند، علاقه به آکسیون‌ها در سال‌های اخیر افزایش یافته است. در واقع، تعداد مقالات علمی در این زمینه به سطوحی قابل مقایسه با مقالات مربوط به بوزون هیگز درست قبل از کشف آن در سال ۲۰۱۲ رسیده است.این تشابه از نظر دانشمندان پنهان نمانده است. با افزایش شتاب نظری و فناوری، جستجوی آکسیون‌ها و به تبع آن، ماده تاریک، وارد فصل جدید و هیجان‌انگیزی می‌شود.
برخلاف ماده معمولی، آکسیون‌ها به دلیل برهمکنش‌های ضعیفشان با سایر ذرات، تقریباً غیرممکن است که مستقیماً شناسایی شوند.با این حال، تصور می‌شود که آنها مانند امواج رفتار می‌کنند، با فرکانس‌هایی که طیف وسیعی از طیف الکترومغناطیسی را در بر می‌گیرند – از محدوده کیلوهرتز قابل شنیدن تا سطوح فوق العاده بالای تراهرتز.هدف آشکارساز جدید ماده تاریک، تنظیم این فرکانس‌ها است، دقیقاً مانند رادیوی ماشین که از طریق ایستگاه‌ها اسکن می‌کند.اگر با موفقیت با فرکانس اکسیون مطابقت داشته باشد، آشکارساز یک سیگنال نوری ضعیف منتشر می‌کند و اولین شواهد مستقیم از وجود ماده تاریک را ارائه می‌دهد.
ساخت دقیق‌ترین آشکارساز ماده تاریک تاکنون
این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه این دستگاه که از یک ماده کوانتومی منحصر به فرد به نام تلورید بیسموت منگنز (MnBi₂Te₄) ساخته شده است، می‌تواند به حساس‌ترین آشکارساز ماده تاریک تا به امروز تبدیل شود.
دانشمندان شش سال گذشته را صرف پالایش این ماده لایه لایه به چند صفحه اتمی کرده‌اند که به آنها امکان کنترل دقیق خواص آن را می‌دهد.این ماده مهندسی شده کوانتومی نقش مهمی در ایجاد شبه ذرات اکسیون (AQs) ایفا می‌کند، ذرات مصنوعی که فرکانس آنها را می‌توان با سیگنال مشکوک اکسیون مطابقت داد.
هنگامی که در معرض فرکانس کیهانی مناسب قرار می‌گیرد، AQ واکنش نشان می‌دهد و سیگنالی را آشکار می‌کند که ممکن است سرانجام ماده پنهانی را که تصور می‌شود ۸۵٪ جهان را تشکیل می‌دهد، آشکار کند.
عصر جدیدی برای اکتشافات کیهانی
دانشمندان پشت این پروژه معتقدند که این فناوری در حال حاضر در دسترس است. طبق پیش‌بینی‌های آنها، یک نسخه مقیاس‌پذیر از آشکارساز AQ می‌تواند در کمتر از پنج سال ساخته شود.پس از ساخت آن، یک دهه اسکن طیف‌های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا ممکن است سرانجام به کشف طولانی‌مدت ماده تاریک منجر شود.
برخلاف آشکارسازهای قبلی که از طریق برخورد یا اثرات گرانشی به دنبال ماده تاریک بوده‌اند، این روش مبتنی بر فرکانس رادیویی، رویکردی تازه و بالقوه بسیار مؤثرتر ارائه می‌دهد.دانشمندان با در نظر گرفتن ماده تاریک به عنوان یک فرکانس قابل تشخیص به جای یک نیروی نامرئی، در حال بازنویسی قوانین جستجو هستند.
آشکارساز رادیویی کیهانی به عنوان چراغی از آنچه که هنگام همگرایی فیزیک کوانتومی، اخترفیزیک و علم مواد ممکن است، عمل می‌کند.در صورت موفقیت، می‌تواند سرانجام داربست نامرئی جهان را توضیح دهد – که آغازگر دوره جدیدی از اکتشاف است که ممکن است درک ما از فضا، زمان و خود واقعیت را تغییر دهد.
