لا ينبعث منها إشعاعًا كهرومغناطيسيًا ولا أحد يعرف ما هو حقًا ، لكن ذلك لم يمنع فريقًا من الباحثين الأوروبيين من تطوير جهاز سيستخدمه العلماء لاكتشاف وتحديد طبيعة المادة المظلمة التي يتكون منها 1 / 4 من كتلة الكون.
قام الباحثون من جامعة سرقسطة (UNIZAR) ومعهد الفضاء الفيزيائي المكاني (IAS ، في فرنسا) ، بافتراضات حول طبيعة المادة المظلمة بناءً على الدراسات النظرية ، وطوروا جهازًا يسمى "مقياس التألق المتلألئ" لاكتشاف النتيجة من تفاعل المادة المظلمة مع المواد داخل الكاشف.
"إن أحد أكبر التحديات في الفيزياء اليوم هو اكتشاف الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة ، والتي لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر - على الرغم من أنه يبدو أنها تشكل ربع مسألة الكون. لذلك علينا أن نحاول اكتشافه باستخدام نماذج أولية مثل تلك التي قمنا بتطويرها "، كما يقول إدواردو غارسيا أبانسين ، الباحث في مختبر UNIZAR للفيزياء النووية والجسيمات الفلكية ، لـ SINC.
García Abancéns هو أحد العلماء الذين يعملون في مشروع ROSEBUD (اختصار لـ SEAR Objects SEAR مع Bolometers UndergrounD) ، وهي مبادرة تعاونية دولية بين معهد الفضاء الفلكي الفضائي (CNRS - جامعة باريس - جنوب ، في فرنسا) والجامعة من سرقسطة ، التي تركز على البحث عن المادة المظلمة في درب التبانة.
لقد عمل العلماء على مدى العقد الماضي في هذه المهمة في مختبر كانفرانك تحت الأرض ، في ويسكا ، حيث طوروا العديد من أجهزة الكشف المبردة (التي تعمل في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق: 273.15 درجة مئوية). وآخرها "جهاز قياس التألق المتلألئ" ، وهو جهاز بوزن 46 غرامًا ، وفي هذه الحالة ، يحتوي على "ألمع" بلوري ، يتكون من البزموت والنبت والأكسجين (BGO: Bi4Ge3O12) ، والذي يعمل بمثابة كاشف للمادة المظلمة.
بطبيعة الحال ، لبناء أي نوع من كاشف المادة المظلمة ، كان على الباحثين أن يضعوا بعض الافتراضات حول طبيعة المادة المظلمة نفسها. تعتمد تقنية الكشف التي طورها الباحثون على عدد من الدراسات النظرية التي تشير إلى جسيمات تسمى WIMPs (الجسيمات الضخمة المتفاعلة بشكل ضعيف) كمكون رئيسي للمادة المظلمة.
يوضح García Abancéns: "تعتمد تقنية الكشف هذه على القياس المتزامن للضوء والحرارة الناتج عن التفاعل بين الكاشف و WIMPs الافتراضية التي تشرح وجود نماذج مظلمة وفقًا لنماذج نظرية مختلفة".
يشرح الباحث أن الفرق في التلألؤ للجسيمات المختلفة يمكّن هذه الطريقة من التمييز بين الإشارات التي ستنتجها WIMPs وغيرها من العناصر التي تنتجها عناصر مختلفة من إشعاع الخلفية (مثل جسيمات ألفا أو بيتا أو جاما).
من أجل قياس الكمية الضئيلة من الحرارة المنتجة ، يجب تبريد الكاشف إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق ، وتم تركيب منشأة مبردة ، معززة بطوب من الرصاص والبولي إيثيلين ومحمية من الإشعاع الكوني كما هو موجود تحت جبل توبازو ، في مختبر كانفرانك تحت الأرض.
يقول García: "لقد حقق جهاز قياس اللمعان الجديد أداءً ممتازًا ، حيث أثبت جدواه كمكتشف في التجارب للبحث عن المادة المظلمة وأيضًا كمقياس غاما (جهاز يقيس هذا النوع من الإشعاع) لمراقبة إشعاع الخلفية في هذه التجارب". أبانس.
مقياس البولومي المتلألئ موجود حاليًا في مركز جامعة أورساي في فرنسا ، حيث يعمل الفريق على تحسين جمع الضوء للجهاز ، وإجراء تجارب مع بلورات BGO أخرى.
هذه الدراسة التي تم نشرها مؤخرًا في مجلة Optical Materials ، هي جزء من مشروع EURECA الأوروبي (European Underground Rare Event Calorimeter Array). تهدف هذه المبادرة ، التي تشارك فيها 16 مؤسسة أوروبية (بما في ذلك جامعة سرقسطة و IAS) ، إلى بناء كاشف بالتبريد بوزن طن واحد واستخدامه على مدى العقد المقبل للبحث عن المادة المظلمة للكون.
المصدر: FECYT (إسبانيا)
