كان 2018 عامًا كبيرًا للمادة المظلمة.
كالعادة ، لم يجد الفلكيون أيًا من هذه الأشياء ، وهي غير مرئية لجميع مقاريبنا ولكن يبدو أنها تشكل ما لا يقل عن 80 بالمائة من الكون بالكتلة.
كانت هناك تقارير عن إعصار المادة المظلمة ، لكن لا يمكننا رؤيته بالفعل. تم اكتشاف مجرة يبدو أنها لا تحتوي على أي مادة مظلمة ، والتي من الغريب أن تثبت وجود مادة مظلمة. ولكن اتضح بعد ذلك أن المجرة قد تحتوي على مادة مظلمة بعد كل شيء - مما يترك وجود مادة مظلمة موضع شك بالنسبة لبعض الفيزيائيين. التجارب المتعددة التي كان من المفترض أن تكتشف المادة المظلمة مباشرة على الأرض لم تسفر عن شيء.
لذا ، أين يترك العلماء يبحثون عن المادة المظلمة بينما نتجه إلى 2019؟ متفائل جدا ، كل شيء يعتبر. إن البحث عن المادة المظلمة يضغط إلى الأمام على جميع الجبهات.
من الكواشف الضخمة تحت الأرض إلى المسوحات الضخمة للسماء ، إليك الخطوات الرئيسية الأربع في البحث عن المادة المظلمة التي نتطلع إليها في عام 2019.
يعود LIGO إلى الإنترنت مرة أخرى
سيبدأ مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) ، وهو الكاشف الأمريكي الذي رصد أول موجات الجاذبية في عام 2015 ، تشغيله الثالث في أوائل عام 2019 ، حيث يجمع المزيد من البيانات أكثر من أي وقت مضى بعد سلسلة من الترقيات لمعداته.
إذن ما الذي يفعله كاشف الموجات الثقالية في مقال عن المادة المظلمة؟ اتضح أن هناك الكثير من الاحتمالات المحيرة للكشف عن تلميحات للمادة المظلمة باستخدام بيانات موجات الجاذبية - على الرغم من عدم تحقق أي منها حتى الآن.
اقترح الباحثون في عام 2018 أنه إذا كان "الفوتون المظلم" مع كتلة طفيفة للغاية يكمن في مكان ما في الكون ، فقد تظهر إشارته في بيانات LIGO ، مما يتسبب في حدوث مخالفات محددة للغاية في توقيعات الموجات الجاذبية.
وكتب الباحثون "نظهر أن كواشف الموجات الجاذبية الأرضية والفضائية على حد سواء لديها القدرة على اكتشاف".
مع عودة LIGO إلى الإنترنت ، فإن العثور على أدلة على المادة المظلمة في بيانات موجات الجاذبية هو احتمال مباشر.
سيحاول الفيزيائيون معرفة ما إذا كان MiniBooNE قد تخلى عن شبح النيوترينو
طوال عام 2018 ، تحدث العلماء بحماس حول نتائج مثيرة للاهتمام من تجربة في مختبر فيرميلاب الوطني للمسرعات ، تسمى MiniBooNE ، مما يشير إلى وجود جسيمات لا ينبغي أن توجد. أفضل تفسير حتى الآن هو أن هناك نيوترينو رابع ، غير مكتشف حتى الآن ، يسمى النيوترينو المعقم ، الذي يتفاعل مع بقية الكون حتى أقل من أبناء عمومته النيوترينويين الآخرين.
يعتقد بعض الباحثين أن النيوترينو المعقم يمكن أن يكون جزيءًا مرشحًا للمادة المظلمة ، ومع اقتراب عام 2018 من نهايته ، يقوم الفيزيائيون بتثبيت وجهات نظرهم حول هذا الوضع الشاذ. ابحث عن العلماء الذين يفكرون بطرق جديدة حول هذه البيانات والنيوترينو المعقم بشكل عام في عام 2019.
الضوء الأول في تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST)
يتم بناء تلسكوب في تشيلي سيقدم صورًا تفصيلية لمناطق شاسعة من السماء كل 15 ثانية ، ويكمل مسحًا كاملاً للسماء كل ثلاثة أيام. على مدار 10 سنوات ، ستقوم بمقارنة هذه الصور مع بعضها البعض مرارًا وتكرارًا لتتبع كيفية تغير السماء وتغيرها ، مما يوفر المورد الأكثر عمقًا على الإطلاق لفهم كيفية دفع المادة المظلمة وسحبها على الكون.
يعرف العلماء ، على نطاق واسع ، أن المادة المظلمة تشكل الطريقة التي تتحرك بها المجرات ونجومها وتتفاعل مع بعضها البعض. هدف LSST هو ملء هذه الصورة ، وتقديم مستوى غير مسبوق من التفاصيل حول كيفية عمل الكون. من المفترض أن يوفر ذلك لعلماء الفلك ثروة من البيانات حول طبيعة المادة المظلمة والدور الذي تلعبه في الكون.
وفي عام 2019 ، وللمرة الأولى ، سيفتح الباحثون العين التي يبلغ وزنها 6200 رطل (2800 كيلوغرام) من هذا التلسكوب وسيأخذون الضوء. تبدأ العمليات العلمية في عام 2022.
سوف يسخن السباق لبناء كاشف من الجيل التالي
تكهن فيزيائيو الجسيمات لفترة طويلة بأن أول علامة مباشرة للمادة المظلمة قد تكون بريقًا. إليك كيفية عملها: نظرًا لتصادم المادة المظلمة مع المواد الخاملة في غرف مظلمة للغاية ، فإن هذه المواد ستبعث بقع ضوئية باهتة. على مدى عقود ، قام العلماء ببناء أجهزة الكشف وفقًا لهذا المبدأ ، ولكن حتى الآن ، لم ينتج أي منها نتيجة حاسمة.
في عام 2019 ، سيعمل العلماء في الصين بجد على منصة PandaX ، التي تحدق في زينون طوال النهار والليل بحثًا عن وميض. يقوم هؤلاء العلماء بترقية الكاشف بشكل سريع ليتناسب مع هدف زينون 4 طن (3.6 طن) ، حيث أفادوا أنهم يتوقعون إكمال معظم هذا العمل على مدار عامي 2019 و 2020. وسيطلق على الكاشف الجديد اسم PandaX-xt.
حتى لا يتفوق عليها ، سيكمل الباحثون في ساوث داكوتا أهم مراحل البناء في لوكس زيبلين ، والتي ستراقب 10 أطنان كاملة (9 أطنان) من زينون على بعد ميل تقريبًا تحت بلدة ليد ، داكوتا الجنوبية. مثل PandaX-xt ، من المحتمل ألا ينتهي المشروع حتى عام 2020.
ستمضي إيطاليا أيضًا في تطوير كاشفها ، الذي يحمل الاسم المناسب XENON ، إلى مقياس 8 طن (7.2 طن). يجب الانتهاء من الترقية ، المسماة XENON-nt ، في عام 2019.
المرحلة القادمة
من الممكن دائمًا أن تظهر بعض التجارب في مكان ما دليلاً محددًا لا جدال فيه على وجود نوع معين من جسيمات المادة المظلمة المحتملة. لكن على المدى القصير ، في كل منطقة تقريبًا ، يركز الفيزيائيون على استخدام دروس الماضي لإبلاغ أكبر وأفضل عن المادة المظلمة في المستقبل. هل ستظهر مادة مظلمة لا تقبل الجدل في عام 2019؟ قد يكون هذا متفائلا بعض الشيء. لكن الفيزيائيين الذين يلاحقون هذا الهدف يتجهون إلى العام الجديد وهم يسلحون أنفسهم للبحث عن المزيد من الدقة والقوة أكثر من أي وقت مضى.
