أعلن باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة النتائج الأولى لتجربة تهدف إلى البحث عن جسيمات المادة المظلمة الافتراضية التي تسمى الأكسيونات، في دراسة نشرت في دورية “فيزكال ريفيو ليترز”.
ولم تؤد التجربة إلى ملاحظة أية إشارات مرتبطة بجسيمات المادة المظلمة الافتراضية هذه، ولكنها أسست تقنية جديدة للبحث عن الأكسيونات ربما تصبح مركز التجارب المستقبلية عن هذه الجسيمات العجيبة.
مادة غير عادية
المادة المظلمة هي كيان يفترض العلماء لتفسير ظواهر غير مفسرة بالنظريات المعروفة مثل نظرية الجاذبية لنيوتن وألبرت آينشتاين.
ويلاحظ العلماء أن سرعات النجوم في أطراف المجرات، وسرعات المجرات في العناقيد المجرية الكبرى، تختلف بشدة مع النظريات، وتبدي وجود كتلة إضافية من المادة التي تؤثر في محيطها عن طريق الجاذبية، ولكنها غير ظاهرة.
ويشبه الأمر أن تضع ثمرة برتقال في أحد كفتي ميزان، و5 كيلوغرامات من الحديد في الكفة الأخرى، لكنك تجد أن كفة الثمرة تظل أثقل، هنا ستفترض أن هناك شيئا خفيا مع هذه الثمرة يتسبب في وزنها الزائد عن الظاهر لك، في علم الكونيات فإن هذا الوزن الزائد هو المادة المظلمة.
ومنذ السبعينيات من القرن الماضي افترض العلماء أنه مثل المادة العادية، تمتلك المادة المظلمة جسيمات خاصة بها، كانت الأكسيونات أحد تلك الجسيمات، ويفترض العلماء أنها خفيفة الوزن جدا وضعيفة التفاعل مع المادة العادية، لذا لا يمكن لنا أن نرصد وجودها.
تجربة خاصة
وقد اقتراح العلماء عدة تجارب للبحث عن هذه الجسيمات، منها في عام 2019 تجربة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، التي سميت “تجويف المادة المظلمة ثنائي الانكسار”، وفيها تستخدم أدوات بصرية مشابهة لتلك الموجودة في مرصد “ليغو” لاكتشاف موجات الجاذبية.
وفي هذه التجربة يعتمد العلماء على خاصية استقطاب الضوء، وتعني تنظيم اهتزازات الضوء في اتجاه معين. الضوء العادي ينتشر في جميع الاتجاهات، ولكن عندما يتم استقطابه، يصبح اهتزاز موجاته محصورا في اتجاه محدد.
في هذه التجربة، يأتي الضوء باستقطابين، أفقي ورأسي. ومن المتوقع أن تقوم الأكسيونات، إذا كانت موجودة، بتحويل أحد الاستقطابين إلى الآخر.
ورغم فشل التجارب الأولى في إيجاد الأكسيونات، فقد أدت التجربة نفسها مهمتها بشكل ممتاز، كما أنها سمحت بتطوير الدقة لتشمل كتلا مختلفة متوقعة للأكسيونات، مما يعني إمكانية إيجاد الأكسيونات في تجارب العلماء المستقبلية.