یک سیگنال مرموز در اعماق زمین که می‌تواند راز ماده تاریک را آشکار کند

باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی - دانشمندان در آزمایش LUX-ZEPLIN (LZ)، یک آزمایش علمی عظیم که به جستجوی ماده تاریک اختصاص دارد، یک برهمکنش غیرمعمول را مشاهده کردند، اما هنوز نمی‌توانند به طور قطعی منبع سیگنال را مشخص کنند. این تیم معتقد است که یک احتمال این است که این سیگنال ناشی از برخورد یک ذره ماده تاریک با یک اتم معمولی باشد.

این یافته توجه زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا در صورت تأیید، می‌تواند شواهدی ارائه دهد که ماده تاریک از ذراتی تشکیل شده است که اثرات آنها را می‌توان مستقیماً تشخیص داد. با این حال، دانشمندان تأکید می‌کنند که آنچه مشاهده کرده‌اند هنوز برای اعلام کشف ماده تاریک کافی نیست.

آزمایشی در اعماق زمین

دانشمندان دو سال را صرف تجزیه و تحلیل داده‌های آزمایش LZ کردند که تقریباً ۲۵۰ دانشمند و مهندس از ۳۹ موسسه در شش کشور در آن شرکت دارند. این آشکارساز تقریباً در عمق یک مایلی سطح زمین در داکوتای جنوبی فعالیت می‌کند و حاوی تقریباً ۱۰ تن زنون مایع فوق خالص است.

این آزمایش بر جستجوی درخشش‌های بسیار ضعیف نور متکی است که می‌تواند ناشی از برخورد یک ذره ماده تاریک با یک اتم زنون باشد. موقعیت آشکارساز در زیر یک لایه ضخیم از سنگ به محافظت از آن در برابر پرتو‌های کیهانی کمک می‌کند، در حالی که از سایر ابزار‌ها و سیستم‌های کامپیوتری پیشرفته برای فیلتر کردن سیگنال‌های ناشی از ماده معمولی استفاده می‌شود.

دانشمندان هنگام تجزیه و تحلیل داده‌ها، یک رویداد قابل توجه را در منطقه‌ای که انتظار داشتند سیگنال‌های مرتبط با ماده تاریک را پیدا کنند، یافتند، در حالی که منابع نویز پس‌زمینه شناخته شده بسیار کم بودند.

آیا این ماده تاریک است؟

دانشمندان معتقدند که این رویداد توسط ذره‌ای به نام ذره عظیم یعنی یکی از نامزد‌های اصلی برای توضیح ماهیت ماده تاریک با برهمکنش ضعیف (WIMP) ایجاد شده است.

دکتر سم اریکسن از دانشگاه بریستول، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت که دانشمندان نزدیک به یک قرن است که در تلاش برای درک ماده تاریک هستند و توضیح داد که آنچه تیم مشاهده کرده است می‌تواند اولین گام برای درک آن به عنوان یک ذره باشد.

با این حال، نتیجه هنوز از سطح شواهد مورد نیاز برای اعلام یک کشف علمی فاصله دارد. اهمیت آماری این رویداد ۲.۶ سیگما بود، به این معنی که احتمال وقوع رویداد مشابه به دلیل فرآیند‌های پس‌زمینه شناخته شده حدود ۰.۵٪ است.

فیزیکدانان معمولاً قبل از اینکه نتیجه‌ای را به عنوان یک کشف قطعی در نظر بگیرند، به سطح ۵ سیگما نیاز دارند، بنابراین دانشمندان با سیگنال فعلی با احتیاط برخورد می‌کنند.

پروفسور ریک گیتسکل از دانشگاه براون گفت که این تیم از دیدن این رویداد در منطقه‌ای که انتظار می‌رود ماده تاریک در آن یافت شود، هیجان‌زده است، اما تأکید کرد که یک رویداد واحد، نتیجه‌گیری عجولانه را توجیه نمی‌کند. او تأکید کرد که دانشمندان ادعا نمی‌کنند که ماده تاریک را شناسایی کرده‌اند، بلکه می‌گویند که آنها چیز جالبی یافته‌اند که ارزش به اشتراک گذاشتن با جامعه علمی را دارد.

یک راز حل نشده

دانشمندان در حال بررسی توضیحات احتمالی هستند که ممکن است این رویداد را به منبعی از ماده معمولی مرتبط کند، اما هنوز توضیح روشنی برای آن پیدا نکرده‌اند.

ماده تاریک یکی از بزرگترین اسرار کیهان‌شناسی است. دانشمندان معتقدند که این ماده حدود ۸۵٪ از کل ماده موجود در جهان را تشکیل می‌دهد، اما مانند ماده معمولی با نور برهمکنش ندارد و بنابراین نمی‌توان آن را مستقیماً با استفاده از تلسکوپ مشاهده کرد.

اریکسن یافته‌ها را در کنفرانس فیزیک ذرات نجومی ۲۰۲۶ در ژاپن ارائه داد و داده‌ها برای مطالعه و بحث سایر دانشمندان در دسترس قرار گرفته است. نتایج همچنین برای انتشار به یک مجله علمی ارسال شده است.

منبع: دیلی میل