تلسكوب الجسيمات الفلكية للمادة المظلمة

يمثل اكتشاف المحور فصلًا مهمًا في تاريخ العلم. يمكن لهذا الجسيم الافتراضي أن يحل في نفس الوقت مشكلتين أساسيتين في الفيزياء الحديثة: مشكلة الشحنة والتوازن في التفاعلات القوية ، ولغز المادة المظلمة. ومع ذلك ، على الرغم من الاهتمام العلمي الكبير بالعثور عليه ، يتم استبعاد البحث عن الترددات الراديوية العالية – 6 جيجاهرتز – تقريبًا بسبب عدم وجود تقنية عالية الحساسية يمكن بناؤها بتكلفة معقولة. حتى الآن.

سيشارك معهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري (IAC) في تعاون دولي لتطوير Dolly (الفوتونات المظلمة و مطبعة-مقياس تداخل مثل الجسيمات) تجريبي ، تلسكوب جسيم فلكي للمادة المظلمة الغرض العلمي منه هو البحث عن المحاور والبارافوتونات في النطاق 6 إلى 60 جيجا هرتز. النموذج الأولي ، إثبات المفهوم ، موجود حاليًا في مرحلة التصميم والخيال في IAC. ال ورق ابيض تم قبول وصف التجربة في المنشور مجلة علم الكونيات والفيزياء النجمية (JCAP).

تنبأت النظرية في سبعينيات القرن الماضي بأن المحور عبارة عن جسيم وهمي منخفض الكتلة يتفاعل بشكل ضعيف مع الجسيمات الثابتة والفوتونات مثل النيوكليونات والإلكترونات. تحاول هذه التفاعلات المقترحة اكتشاف المحور بأنواع مختلفة من الأدوات. تعتبر دراسة تفاعلات المحاور مع الفوتونات الساكنة تقنية واعدة.

تختلط “المحاور” بالفوتونات تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي قوي ناتج عن مغناطيسات فائقة التوصيل في كاشفات الجسيمات أو تُستخدم للتشخيص السريري بالرنين المغناطيسي ، وتولد إشارة راديو أو ميكروويف ضعيفة. تم البحث عن هذه الإشارة في مجموعة متنوعة من التجارب منذ أواخر الثمانينيات ، وهي الآن الإشارة التي نريد اكتشافها باستخدام Dolly ، على الرغم من المعلمات الجديدة التي لم يتم اكتشافها تقريبًا ، إلا أنه تم الوصول إليها أولاً بفضل توقيت هذه التجربة ، ” خافيير دي ميغيل ، باحث في IAC والمؤلف الأول للدراسة.

استخدم مخترعو القوالب الأوائل ، الذين صنعوا في الثمانينيات والتسعينيات ، تجويفًا اهتزازيًا ، مما أدى إلى تضخيم إشارة الميكروويف الضعيفة المسقطة من المحور إلى مغناطيس فائق وجعلها ضمن نطاق الطاقة التي اكتشفتها الأجهزة العلمية. لسوء الحظ ، كان حجم التجويف متناسبًا عكسياً مع تردد المسح ، وبالنسبة للمحور ، كانت التجاويف صغيرة جدًا بالنسبة للترددات الأكبر من 6 جيجاهرتز.

لهذا السبب ، يجمع الاختبار الجديد بين أكثر التقنيات الواعدة للمسح على ترددات عالية ، ويتضمن تصميمًا عمليًا يتضمن أيضًا قدرة أجهزة كشف الجسيمات الفلكية على طباعة المادة المظلمة. بهذه الطريقة ، تمتلك دوللي مغناطيسًا قويًا فائق التوصيل ، وكاشف محوري مع مرنان جديد لإنشاء إشارة ضعيفة يمكن اكتشافها بواسطة المحاور ، وحامل Altacimuth الذي يسمح له بمسح الأجسام وأجزاء من السماء بحثًا عن المادة المظلمة.

بهذه الطريقة ، يمكن أن تساعد دوللي في اكتشاف محور جسيم زائف الحجم مشابه لبوزون هيغز المكتشف في عام 2012. سيرنوالمرشح المتفائل للمادة المظلمة. المادة المظلمة هي عنصر أساسي في الكون يتفاعل بشكل ضعيف للغاية مع المادة العادية ، لذلك من الصعب جدًا اكتشافها مباشرة ، لكن اكتشافها يسمح لنا بشرح المنحنيات الدورانية للمجرات الحلزونية ، مما يؤدي إلى تكوين بنية الكون ، من بين أمور أخرى ، نشأ بين ألغاز أخرى.

ملاحظة: 28 أبريل 2021 ، بقلم خافيير دي ميغيل “تلسكوب جسم مظلم يستكشف النطاق من 6 إلى 60 جيجاهرتز” مجلة علم الكونيات والفيزياء النجمية.
DOI: 10.1088 / 1475-7516 / 2021/04/075