الفوتونات المُظلِمة هي المفتاح لحلّ اللغز الغامض للمادة المُظلِمة

أجرى فريق عالمي من العلماء دراسة للتعمق في محاولةِ فهم الطبيعة المُعقدة للمادة المُظلِمة، والتي تشكّل نسبة كبيرة من محتوى المادة في الكون إذ تبلغ نسبتها 84%.

كان تركيزهم مُتجهًا نحو “الفوتون المُظلم”، وهو جسيم نظري يُعتبر بمثابة طريقة لسد الفجوة بين المادة المُظلِمة والمادة العادية.

الرؤى الجديدة حول المادة المُظلِمة واكتشاف “الفوتون المُظلم “قد يشكل تحديًا لفرضية النموذج القياسي.

اكتشف فريق من الباحثين العالميين، بقيادة خبراء من جامعة أديلايد، مفتاحًا لحل لغز طبيعة المادة المُظلِمة.

قال البروفيسور انتوني توماس كبير أساتذة الفيزياء في جامعة أديليد: “تُشكل المادة المُظلِمة أكثر من 84 بالمئة من إجمالي المادة في الكون، إلّا أن معرفتنا بها قليلة جدًا”. “إن وجود المادة المُظلِمة قد أُثبِت بوجه قاطع من خلال تفاعلاتها وتأثيراتها الجذبية، إلّا أن الطبيعة الدقيقة لتلك المادة المُظلِمة لاتزال مُحيّرة، مع أن الجهود المبذولة من قبل الفيزيائيين من جميع أنحاء العالم كبيرة.

مفتاح حل هذا اللغز الغامض قد يكمن في مفهوم الفوتون المُظلم، الجسيم النظري الهام الذي قد يكون بمثابة بوابة بين المادة المُظلِمة والمادة العادية.

الفوتون المُظلم وأهميتهُ

المادة العاديّة المصنوعين منها نحن وعالمنا المادي أقل بمراحل من المادة المُظلِمة، توجد المادة المُظلِمة بنسبة أكبر بخمسة مرّات من المادة العادية.

اكتشاف المزيد حول المادة المُظلِمة هو من أكبر التحديات التي تواجه الفيزيائيين حول العالم. والفوتون المُظلم هو جسيم خفيّ افتراضي نظري، اقتُرِح بوصفه حاملًا للقوة بدرجة مشابه للفوتون في الكهرومغناطيسية ولكنه يتعلق هنا بالمادة المُظلِمة.

ويُعتبر اختبار النظريات الموجودة حاليًا المتعلقة بالمادة المُظلِمة أحد الأساليب المُتّبعة من قِبَل العلماء مثل البروفيسور توماس بالتعاون مع البروفيسور مارتن وايت، دكتور شوانغونغ وانغ، ونيكولاس هانت سميث، وهم أعضاء مجلس مركز البحث الأسترالي ARC مركز التميز لفيزياء جسيمات المادة المُظلِمة، ويسعون للحصول على المزيد من الدلائل حول هذه المادة الغامضة والهامّة في الوقت نفسه.

استنتاجات من تصادم الجزيئات

قال البروفيسور توماس: “في دراستنا الأخيرة، شرحنا التأثيرات المحتملة التي يمكن للفوتون المُظلم أن يؤثر في كل النتائج التجريبية الناتجة عن التشتيت العميق للجزيئات غير المرنة.”.

تحليل المنتجات الثانوية الناتجة عن تصادم الجسيمات المسرعّة لطاقات عالية جدًا يُعطي العلماء أدلة عن بنية العالم دون الذري والقوانين التي تحكمه.

في فيزياء الجسيمات، التشتيت العميق للجزيئات غير المرنة هو الاسم الذي يطلق على عملية تستخدم لسبر أغوار الهادرونات (الباريونات بوجه خاص، مثل البروتون والنيوترون)، باستخدام الالكترونات، الميونات، والنيوترينوات.

أضاف البروفسور توماس: “لقد وظفنا التكنولوجيا المتطورة لمخبر جيفرسون لقياس الزخم الزاوي (هو كمية فيزيائية تصف الحركة الدورانية للأجسام حول محور معين) في إطار العمل الخاص بالتحليل العالمي لوظيفة توزع الجزيئات وتعديل النظريات الأساسية بما يتناسب مع إمكانية وجود الفوتون المُظلم.”.

“يظهر عملنا أن فرضيّة الفوتون المُظلم أفضل من نظرية النموذج القياسي عند 6.5 سيجما، ويمكن أن يُشكّل هذا دليلاً على وجود الجسيمات.”.

نشر الفريق، الذي يضم علماء من جامعة أديلايد وزملاء في مختبر جيفرسون في فرجينيا بالولايات المتحدة الأمريكية، النتائج التي توصلوا إليها في مجلة فيزياء الطاقة العالية.