استوضح علماء الفلك أن نشر العديد من الساعات الذرية وأجهزة الاستشعار الكمومية الفائقة الدقة في الفضاء سيسمح بتحديد وجود ما يسمى بـ “أكسيونات” ، وهي جسيمات خفيفة للغاية من المادة المظلمة Dark Matter (DM) .

 

واكتشف علماء الفلك الأمريكيون واليابانيون أن نشر العديد من الساعات الذرية وأجهزة الاستشعار الكمومية الفائقة الدقة في الفضاء سيجعل من الممكن اكتشاف آثار وجود جسيمات خفيفة للغاية من المادة المظلمة في أحشاء الشمس أو في جوارها المباشر. وتم الكشف عن خطط لإرسال مسبار شمسي مزوّد بمثل هذه الأجهزة في مقال علمي نُشر في مجلة طبيعة الفلك/نيتشر أسترونومي Nature Astronomy .

 

وجاء في المقال:” نقترح إرسال بعثة SpaceQ الفضائية إلى المنطقة المجاورة مباشرة للشمس، ويجب أن تضم البعثة مسبارا واحداً أو أكثر تم تزويده بساعات ذرية Atomic Clocks فائقة الدقة وأجهزة استشعار كمومية Quantum Sensors . ستساعدنا القياسات التي ستجري بالقرب من الشمس على فهم ما إذا ما كان هناك عنقود غير مرئي من الأضواء الفائقة داخل الشمس وفي محيطها المباشر”.

 

“We propose a clock-comparison satellite mission, tentatively dubbed SpaceQ, with two clocks onboard to the inner reaches of the solar system, to search for a DM halo bound to the Sun and also look for the spatial variation of the fundamental constants associated with a change in the gravitation potential. We show that the projected sensitivity of space-based clocks for detection of a Sun-bound DM halo exceeds the reach of Earth-based clocks by orders of magnitude. We consider both the projected bounds for the clocks that were already demonstrated, and the new nuclear and molecular clocks under development”.

 

نقترح مهمة ساتلية لمقارنة الساعة Clock-Comparison Satellite Mission ، يطلق عليها مؤقتًا اسم SpaceQ ، مع ساعتين على متن مركبة متجهة إلى الروافد الداخلية للنظام الشمسي ، للبحث عن هالة للمادة المظلمة DM halo مرتبطة بالشمس وأيضًا للبحث عن التباين المكاني للثوابت الأساسية fundamental constants المرتبطة بـالتغيير في الجاذبية Gravitation Potential . نظهر أن الحساسية المتوقعة للساعات الفضائية للكشف عن هالة المادة المظلمة DM halo المرتبطة بالشمس تتجاوز مدى وصول الساعات الأرضية بأعداد كبيرة. نحن نأخذ في الاعتبار كلاً من الحدود المسقطة للساعات التي تم عرضها بالفعل ، والساعات النووية والجزيئية Nuclear and Molecular Clocks الجديدة قيد التطوير.

 

على الرغم من أن العلماء لا يشككون في وجود المادة المظلمة Dark Matter (DM) ، إلا أن طبيعتها وخصائصها أصبحت اليوم موضوع نقاش حاد بين علماء الفيزياء. والحقيقة تكمن في أنه على مدار العقدين الماضييْن، لم يعثر الباحثون على أي تلميحات إلى أنها تتكون مما يسمى بجزيئات ضعيفة التفاعل للغاية Weakly Interacting Massive Particles WIMPs ، بصفتها جسيمات فائقة الثقل وباردة لا تتجلى بأي شكل من الأشكال إلا من خلال اجتذاب تراكمات مرئية من المادة.

 

وجعل الفشل في اكتشاف تلك الجسيمات العديد من علماء الكونيات يفترضون أن المادة المظلمة قد تتكون في الواقع مما يسمى بـ”أكسيونات Axions”، وهي جسيمات خفيفة الوزن تشبه وفقا لكتلتها وخصائصها النيوترونات. وانتهت عمليات البحث الأولى بالفشل أيضا، ولكن منذ عامين، اكتشف جهاز XENON 1T أول دليل محتمل على وجود هذا الشكل من المادة المظلمة. مع ذلك فإن العلماء شككوا العام الجاري في تلك النتائج بعد تحليل البيانات الأولى الواردة من جهازXENONnT الأكثر قوة.

 

وأجبر الفشل في اكتشاف المادة المظلمة الخفيفة Ultralight Dark Matter (ULDM) والثقيلة فريقا من العلماء برئاسة مريانا سافونوفا، الأستاذة في جامعة نيويورك على البحث عن مصادرها خارج كوكبنا، وأقربها هي الشمس، حيث يمكن أن تتراكم بعض النماذج من الأكسيونات وفقا لحسابات بعض المنظّرين.

 

وأشار علماء الفيزياء إلى أن تراكمات هذه الجسيمات غير المرئية من المادة المظلمة، ستؤثر على بنية الزمان والمكان وستشوّهها بطريقة خاصة، وتؤثر أيضا على بعض الثوابت الأساسية بطريقة مماثلة. ويمكن اكتشاف هذه التحولات من خلال تتبع كيفية تغيّر طبيعة تشغيل الساعات الذرية الفائقة الدقة المقتربة من تراكمات الأكسيونات والمبتعدة عنها بشكل دوري.

 

وبناء على هذه الاعتبارات، قام العلماء بحساب احتمال اكتشاف هذه الحالات الشاذة إذا تم تركيب عدد من الساعات الذرية وأجهزة الاستشعار الكمومية المرتبطة بها على متن المسبار الفضائي. وأظهرت هذه الحسابات أنه يمكن استخدام الإصدارات المطوّرة من الساعات الذرية الموجودة بالفعل للبحث عن الأكسيونات ضمن نطاق واسع جدا من الكتل والطاقات.

 

ومن أجل تحقيق ذلك سيكون من الضروري إرسال مسبار يحمل تلك الأجهزة الدقيقة إلى مناطق الفضاء القريبة من الشمس، والتي تقع أقرب من النجم بحوالي ثلاث أضعاف من قرب عطارد. وفي هذه الحال، لن تتمكن بعثة SpaceQ الافتراضية، كما أطلقت عليها البروفيسورة سافرونوفا Marianna S. Safronova وزملاؤها، من اكتشاف الأكسيونات أو استبعاد وجودها فحسب بل وستستطيع اختبار بعض جوانب نظرية أينشتاين العامة بدقة قياسية عالية.

.

مراجع

 

1- Direct detection of ultralight dark matter bound to the Sun with space quantum sensors – Nature Astronomy – 05 December 2022.

 

2- موقع RT نقلا عن تاس TASS يوم 07 ديسمبر 2022 م

*

 

• 8 حقائق رائعة عن إطلاق صاروخ أريان Ariane 5

.

• سلسلة مركبات الإطلاق الفضائي الهندية الخاصة ڤيكرام Vikram

.

• مواد بوليمرية للطباعة رباعية الأبعاد مقاومة للحرارة

.

• كتب تاريخ الفضاء باللغة الإنجليزية Space In English

 

• المادة المظلمة Dark Matter

.

• احتمال لدخول الشمس مرحلة “سبات كارثي” تهدد الحياة على الأرض

.

• الكويكبات Asteroids : الجزء الأول

.

• اليوم الدولي للكويكبات International Asteroid Day

.

• الكويكب المزدوج أو الكويكب الثنائي Binary Asteroid – الجزء الأول

.

• دراسة الأسباب المحتملة للاختفاء الغامض للقمر في عام 1110 م

.

• اكتشاف أقرب ثقب أسود إلى الأرض “يرى موضعه بالعين المجردة”

.

• المسبار القمري الصيني إلي الجانب المظلم من القمر

.

• جديد المسبار القمري الصيني إلي الجانب المظلم من القمر

.

• فيلم المتحولون: الجانب المظلم للقمر Transformers : Dark of The Moon

.

• هل يمكن أن تتصادم المجرات Can Galaxies Collide ؟

.

• مرصد صوفيا SOFIA التابع لناسا يكتشف الماء علي القمر

.

• عبور عطارد Transit of Mercury