المادة المظلمة يمكن أن تكون مختبئة في بيانات موجات الجاذبية
اقترح فريق من الباحثين طريقة جديدة للبحث عن المادة المظلمة: في اضطرابات الزمكان نفسه. قام الفريق بدراسة البيانات من عملية المراقبة الثالثة لمرصد الجاذبية بالليزر أو LIGO، ونشر النتائج التي توصل إليها في وقت سابق من هذا الشهر في رسائل المراجعة البدنية.
المادة المظلمة هي مصطلح شامل للمادة التي يتم الاستدلال على وجودها من خلال تفاعلات الجاذبية مع المادة العادية ولكنها بخلاف ذلك غير مرئية. تمثل المادة المظلمة حوالي 27% من محتوى الطاقة الكتلية للكون، وعلى الرغم من أنها تمثل كمية هائلة من كل شيء، فقد ثبت أنه من الصعب جدًا مراقبتها بشكل مباشر. وكما هو الحال، فإن العلماء لم يفعلوا ذلك بعد. وبدلاً من ذلك، فقد تحولوا إلى مشاهدة تأثيرات الجاذبية على الأجسام الأخرى.
قال ألكسندر جوتيل، عالم الفيزياء في جامعة كارديف والمؤلف الرئيسي للدراسة، لموقع Phys.org: “تشير بعض النظريات إلى أن المادة المظلمة تتصرف كموجة أكثر منها كجسيم”. “من شأن هذه الموجات أن تسبب تذبذبات صغيرة في المادة العادية، والتي يمكن اكتشافها بواسطة أجهزة كشف موجات الجاذبية.”
تستخدم أجهزة كشف موجات الجاذبية مثل LIGO قياس التداخل لاستشعار تموجات الزمكان الناتجة عن حركة وتفاعلات الأجسام الضخمة مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. يقيس مرصد LIGO بشكل أساسي المسافة التي تقطعها أشعة الليزر تحت الأرض؛ عندما تتقلص موجات الجاذبية أو تمتد الزمكان، يمكن للعلماء أن يروا في البيانات أن أشعة الليزر سافرت مسافة أطول أو أقصر قليلاً من ذي قبل، مما يشير إلى مرور موجة جاذبية.
نظر الفريق الأخير إلى البوزونات خفيفة الوزن، والتي تعد أحد الأشكال المفترضة للمادة المظلمة (تشمل الأشكال الأخرى المحاور والفوتونات المظلمة). إحدى السمات الفريدة للمادة المظلمة التي كان الفريق يدرسها هي تفاعلها الضعيف مع كل من المادة والضوء، على غرار الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف، أو WIMPs، ويمكن أن تشكل تكوينات تشبه السحابة من شأنها أن تجعل من الممكن لها الظهور في الجاذبية. بيانات كاشف الموجة.
وقال جوتيل: ”على المستوى الذري، يمكنك أن تتخيل مجال المادة المظلمة يتقلب جنبا إلى جنب مع المجال الكهرومغناطيسي”. “إن تذبذبات مجال المادة المظلمة تعدل بشكل فعال الثوابت الأساسية، أي ثابت البنية الدقيقة وكتلة الإلكترون، التي تحكم التفاعلات الكهرومغناطيسية.”
على الرغم من أن الفريق لم يكتشف المادة المظلمة بشكل مباشر، إلا أنهم وضعوا حدودًا جديدة لقوة التفاعل الذي قد تحدثه هذه المادة مع مكونات مرصد LIGO. أدى القياس الجديد للفريق إلى تحسين العمل السابق بعامل قدره 10000 في نطاق التردد المحدد الذي كانوا يختبرونه.
قد يمر وقت طويل قبل أن يكتشف العلماء المادة المظلمة بشكل مباشر لأول مرة، لذلك من الجيد أنهم يبحثون في كل مكان يمكنهم البحث فيه.
