توسعه "رادیو فضایی" برای جستجوی اشکال روشن ماده تاریک

به گزارش مجله خبری نگار، ستاره شناسان این آکسیون‌ها را به عنوان ذرات فرضی از اشکال ماده تاریک روشن توصیف می‌کنند. به گفته امپریال کالج لندن، این ترکیب به پایه‌ای برای یک "رادیو فضایی" تبدیل خواهد شد که قادر به جستجوی ردپای آکسیون‌ها در فضای اطراف است.

دیوید مارش، محقق کالج، توضیح داد: "ما اکنون می‌توانیم یک آشکارساز ماده تاریک طراحی کنیم که اساسا یک ایزوتوپ فضایی رادیو خودرو است، که سیگنال‌ها را از کل کهکشان دریافت می‌کند و به تدریج به دنبال فرکانس‌هایی می‌گردد که انتظار داریم آکسیون‌ها را در آنها پیدا کنیم. با استفاده از این "رادیو فضایی" دیر یا زود می‌توانیم این ذرات را پیدا کنیم یا مطمئن شویم که آنها وجود ندارند.

محققان خاطرنشان کردند که ساختار‌های دو بعدی ساخته شده از بیسموت و تلورید منگنز اساس این "رادیو فضایی" را تشکیل می‌دهند و این ترکیب دارای خواص مغناطیسی، کوانتومی و نوری غیرمعمول خواهد بود و امکان نفوذ به دو نوع تقارن فیزیکی در داخل آن یعنی تقارن ظرفیت و تقارن زمانی را دارد.

فیزیکدانان افزودند که این خصوصیات امکان ایجاد نوسانات پایدار در کریستال‌ها را فراهم می‌کند که از نظر خواص شبیه به اکسیون‌ها هستند. دانشمندان قبلا سعی کرده‌اند به اصطلاح "شبه ذرات" را به شکل آب در سایر مواد خارجی ایجاد کنند، اما آنها برای مطالعه یا استفاده در جستجوی ذرات واقعی ماده تاریک بسیار ضعیف بودند.

فیزیکدانان کشف کردند که این نوسانات کوانتومی را می‌توان با استفاده از یک شکل دو بعدی از تلوراید بیسموت منگنز که تنها شامل چند لایه اتمی است، تقویت کرد. آزمایشات نشان داده است که شبه ذرات آکسیون را می‌توان با اتصال الکترود‌ها به غشای بیسموت و تلوراید سرب، عبور جریان الکتریکی از آن و مشاهده نوسانات آن با استفاده از لیزر و میکروسکوپ اتمی تشخیص داد.

اگر یک آکسیون واقعی شبیه یک ذره با آشکارساز برخورد کند، باعث ایجاد یک فلاش نور ضعیف و قابل توجه می‌شود. به این ترتیب، ذرات ماده تاریک نور را می‌توان در محدوده جرمی بین ۰.۰۱ تا ۰.۱ الکترون ولت جست‌و‌جو کرد، زمینه‌ای که توسط ابزار‌های علمی فعلی پوشش داده نمی‌شود.

دانشمندان انتظار دارند که این تحقیق در عرض ۱۵ سال پاسخ قطعی در مورد وجود آکسیون‌ها در این توده‌ها ارائه دهد، همانطور که بسیاری از مشاهدات نجومی گواهی می‌دهند.

جست‌و‌جو‌های بی ثمر برای ماده تاریک "سنگین" کیهان شناسان را به این فرضیه سوق داده است که ممکن است از آکسیون‌ها تشکیل شده باشد، ذرات نوترینو مانند بسیار سبک از نظر جرم و خواص. اولین تلاش‌ها برای شناسایی آن شکست خورد، اما پنج سال پیش آشکارساز XENON ۱T شواهد احتمالی وجود آن را پیدا کرد. دانشمندان این یافته‌ها را در سال ۲۰۲۲ پس از تجزیه و تحلیل داده‌های خام آشکارساز فوق العاده XENONnT زیر سوال بردند.

منبع: TASS