يبحث الفيزيائيون عن الفوتونات المظلمة مع زيادة قوة مصادم الهادرونات الكبير
العلماء الذين يعملون في تجربة CERN’s Compact Muon Solenoid (CMS). نشرت أحدث البيانات في بحثهم عن جسيم غريب طويل العمر يُعرف باسم الفوتون المظلم.
دعونا نأكل وحدة تحكم Xbox بالشوكولاتة
تختلف الفوتونات المظلمة (وتسمى أيضًا الفوتونات المخفية) عن الفوتونات العادية – جسيمات الضوء – حيث يُعتقد أن لها كتلة، مما يجعلها مرشحًا رئيسيًا لتفسير المادة المظلمة. المادة المظلمة هي مصطلح شامل لوصف الأشياء التي تبدو غير مرئية في الفضاء والتي لم تتم ملاحظتها إلا عبرها تأثيرات الجاذبيةولكن لم يتم اكتشافه بشكل مباشر، ولا أحد متأكد من حقيقته.
يحاول الفيزيائيون في CMS تغيير ذلك. مثل الجسيمات التي تم إنتاجها في تجارب أخرى في CERN، سيتم إنتاج الفوتونات المظلمة الافتراضية عن طريق اضمحلال جسيم آخر: بوزون هيغز، الذي تم اقتراحه في الستينيات و لاحظت الشهيرة في عام 2012. يُعتقد أن بوزونات هيغز تتحلل إلى فوتونات داكنة، والتي بدورها ستضمحل إلى ميونات نازحة. يعمل تعاون CMS على تقييد المعلمات التي ستحدث فيها هذه العملية.
بدأ مصادم الهادرونات الكبير التابع لـ CERN تشغيله الثالث في يوليو 2022، بقدرة أكبر على تصادم الجسيمات مقارنة بعملياته السابقة. وهذا يعني أن خوارزمية تجربة CMS – أو “الزناد” – التي تكشف عن الاصطدامات المثيرة للاهتمام، لديها المزيد من الأحداث التي يجب التدقيق فيها، وبالتالي المزيد من الفرص لاكتشاف الميونات النازحة الناتجة عن الفوتونات المظلمة.
قالت جولييت أليمينا من تجربة CMS في دراسة: “لقد قمنا بالفعل بتحسين قدرتنا على تحفيز الميونات النازحة”. إفادة. “هذا يسمح لنا بجمع أحداث أكثر بكثير من ذي قبل باستخدام الميونات التي تم إزاحتها من نقطة الاصطدام بمسافات تتراوح من بضع مئات من الميكرومترات إلى عدة أمتار. وبفضل هذه التحسينات، في حالة وجود فوتونات داكنة، فمن المرجح الآن أن يجدها CMS.
تعتبر الفوتونات المظلمة طويلة العمر، وفقًا لمعايير الجسيمات: فهي موجودة لمدة عُشر جزء من المليار من الثانية. وعلى الرغم من طول عمرها، فمن الصعب اكتشافها، ولهذا السبب لم يقم أحد بذلك حتى الآن. في الواقع، استمر البحث عن الفوتونات المظلمة لسنوات عديدة. يقول الفيزيائي جيمس بيتشام: “إن عمليات البحث عن الفوتون الداكن واضحة ومعقدة في نفس الوقت”. أخبر Gizmodo في عام 2018. “مباشرة لأن المفهوم عام وبسيط بما فيه الكفاية بحيث يكون تصميم عمليات البحث التجريبية أمرًا سهلاً للغاية، ولكنه يمثل تحديًا لأنه ليس لدينا أدنى فكرة أين وفي الفضاء المتغير، يمكن للفوتون المظلم أن يعيش.»
بعض العلماء هم البحث عن المادة المظلمة باستخدام المرايا الصغيرة، بينما يحاول الآخرون ذلك قم بضبط تردده باستخدام “راديو المادة المظلمة”. في CMS، يحاول الفيزيائيون اكتشاف الجسيمات أثناء اضمحلالها إلى أزواج الميونات.
في تعزيز لنظام إدارة المحتوى (CMS)، سيتم قريبًا ترقية مصادم الهادرونات الكبير. المصادم العالي اللمعان القادم LHC سيزيد من لمعان المنشأة بعامل قدره 10 وزيادة عدد بوزونات هيغز التي يتعين على الفيزيائيين دراستها بأمر من حيث الحجم. من المتوقع أن يكون مصادم الهادرونات الكبير (HL-LHC) جاهزًا للتشغيل بحلول عام 2029. وفي غضون ذلك، سيستمر التشغيل الثالث للمصادم LHC حتى عام 2026.
البيانات من المصادم يستمر في إنتاج جسيمات دون ذرية جديدة لاستجوابهم، ولكن البعض – أولئك الذين يفترض أنهم مسؤولون عن المادة المظلمة في الكون – ما زالوا بعيدين المنال. على الأقل لغاية الآن.
أكثر: بعد مرور 10 سنوات على ظهور بوزون هيغز، ما هو الشيء الكبير التالي في الفيزياء؟
