ساعت‌های اتمی راز ماده تاریک را کشف می‌کنند؟ | ماده مجهول و عجیبی که ۸۵ درصد از جهان را تشکیل می‌دهد

ساعت‌های اتمی روی زمین می‌توانند اسرار ماده تاریک در سراسر جهان را فاش کنند.

به گزارش همشهری آنلاین و به نقل از اسپیس، ساعت‌ اتمی جستجو برای ذرات فوق‌سبک و مطالعه ماده تاریک را در آزمایشگاه امکان‌پذیر می‌سازد. دانشمندان از ساعت‌های اتمی برای بررسی برخی از بزرگترین اسرار جهان، از جمله ماهیت ماده تاریک، در آزمایشگاه استفاده می‌کنند. در این فرآیند، آنها می‌گویند که کیهان‌شناسی و اخترفیزیک را به زمین می‌آورند.

این پروژه که با همکاری دانشگاه ساسکس و آزمایشگاه ملی فیزیک (NPL) در بریتانیا انجام می‌شود، از این ساعت‌های فوق‌العاده دقیق برای شکار ذرات فوق‌سبک تاکنون ناشناخته، استفاده می‌کند. این ذرات می‌توانند به ماده تاریک متصل شوند. ماده تاریک، ماده اسرارآمیزی است که تخمین زده می‌شود ۸۵ درصد از کل ماده در جهان را تشکیل دهد، اما برای ما نامرئی است. زیرا با نور یا به طور دقیق‌تر، تابش الکترومغناطیسی برهم‌کنش ندارد. دانشمندان بر این باورند که بیشتر کهکشان‌ها توسط ابری از ماده تاریک احاطه شده‌اند، اما حضور آن را تنها می‌توان با تاثیری که بر گرانش می‌گذارند، استنباط کرد.

خاویر کالمت رهبر پروژه و استاد فیزیک در دانشگاه ساسکس گفت: جهان ما آن‌طور که می‌شناسیمش، توسط قوانین فیزیک اداره می‌شود، بنابراین گرانش توسط نسبیت عام و فیزیک ذرات توسط مدل استاندارد فیزیک ذرات کنترل می‌شود. ما انحرافات از این قوانین را «شکست در فیزیک» می‌نامیم؛ اساسا، این مترادف فیزیک جدید فراتر از درک فعلی ما از جهان است. این فیزیک جدید می‌تواند برای توضیح ماهیت ماده تاریک مورد استفاده قرار گیرد، چیزی که در مدل استاندارد فیزیک نمی‌گنجد.

کالمت ادامه داد: «یکی از بزرگترین رازها ماهیت ماده تاریک است. ما می‌دانیم که وجود دارد، تاثیر آن را در جهان خود می‌بینیم، اما توضیح معتبری در مدل استاندارد فیزیک ذرات برایش نداریم. باید فیزیک جدیدی وجود داشته باشد، اما نمی‌دانیم چگونه این ذرات جدید را توصیف کنیم و چگونه آن‌ها را به آنچه از ماده می‌دانیم، متصل کنیم.»

طبق قوانین ثابت شده فیزیک، ساعت‌ باید با تیک‌تاک ثابتی حرکت کند، اما فیزیک فراتر از محدوده مدل استاندارد، بارهای کوچکی در سطوح انرژی اتمی ایجاد می‌کند. این باید بر سرعت تیک‌تاک ساعت‌ها تاثیر بگذارد، اما این تغییرات آن‌قدر کم است که فقط با یک ساعت فوق‌العاده دقیق قابل تشخیص است و این‌جاست که ساعت‌های اتمی وارد می‌شوند.

کالمت گفت: «ساعت‌های اتمی کیهان‌شناسی و اخترفیزیک را به زمین می‌آورند و امکان جستجو برای ذرات فوق‌سبک را می‌دهند که می‌توانند ماده تاریک را در آزمایشگاه توضیح دهند.» ساعت‌های اتمی زمان را با استفاده از اتم‌هایی با دو حالت انرژی پتانسیل اندازه‌گیری می‌کنند. وقتی اتم‌ها انرژی جذب می‌کنند، به سطح انرژی بالاتر می‌روند. سپس، آن‌ها در نهایت این انرژی را آزاد می‌کنند و به سطح انرژی پایین‌تر برمی‌گردند.

در ساعت‌های اتمی، گروه‌هایی از اتم‌ها با قرار گرفتن در یک سطح انرژی بالاتر با استفاده از انرژی مایکروویو آماده می‌شوند و نرخ مشخصه و ثابتی که در آن بین سطوح ارتعاش دارند – فرکانس‌های تشدید – برای اندازه‌گیری دقیق زمان استفاده می‌شود. برای مثال، تمام اتم‌های سزیم در یک فرکانس تشدید می‌شوند، به این معنی که اندازه استاندارد یک ثانیه را می‌توان به شکل ۹،۱۹۲،۶۳۱،۷۷۰ سیکل سزیم تعریف کرد. از آن‌جا که این چرخش در ثانیه با تغییرات بسیار کمتری نسبت به مثلا چرخش آونگ اتفاق می‌افتد، ساعت‌های اتمی را فوق‌العاده دقیق می‌کند.

کالمت توضیح داد: «به‌تازگی دریافته‌ایم که ماده تاریک می‌تواند از ذرات فوق سبکی ساخته شده باشد که با ماده معمولی تعامل به شدت ضعیفی دارند. اگر این‌طور باشد، ماده تاریک اساسا مانند یک موج کلاسیک رفتار می‌کند که با الکترون‌ها و پروتون‌ها در تعامل است. این موج ماده تاریک، چند ضربه کوچک به این ذرات وارد می‌کند.»

کالمت اضافه کرد که این امر منجر به تغییر زمانی در ثابت‌های بنیادی جهان، مانند ثابت «آلفا» می‌شود که معیاری برای جفت شدن ذرات قوی از طریق نیروی الکترومغناطیسی و جرم پروتون است. از آن‌جایی که ساعت‌های اتمی دستگاه‌های بسیار دقیقی هستند، می‌توانند این ضربات را تشخیص دهند.

بیشتر بخوانید:

• سیاره‌ای شبیه به زمین در منظومه شمسی پنهان است | این سیاره نهم است؟

او ادامه داد: «با مقایسه دو ساعت که یکی نسبت به تغییرات آلفا حساس است و دیگری نسبت به تغییرات آلفا حساسیت کمتری دارد، می‌توانیم محدودیتی در تغییرات زمانی این ثابت بنیادی به دست آوریم.»

کالمت فکر می‌کند که این تکنیک به طور بالقوه می‌تواند برای بررسی جنبه مشکل‌ساز دیگری از جهان برای فیزیکدانان نیز مورد استفاده قرار گیرد: انرژی تاریک، نیروی ناشناخته‌ای که انبساط پرشتاب کیهان را هدایت می‌کند.

این نتایج قرار است در نسخه بعدی مجله «New Journal of Physics» منتشر شود.

کد خبر 785318 منبع: همشهری آنلاین

• ببینید | تصاویر منتشر شده از بشقاب پرنده‌ها توسط پنتاگون

• تصاویر پرتاب موشک هندی به سمت خورشید | کاوشگر ادیتیا- ال۱ راهی فضا شد

• ماهواره طلوع ۳ تحویل سازمان فضایی ایران شد | دقت تصویربرداری چقدر است؟

• ساعت‌های اتمی راز ماده تاریک را کشف می‌کنند؟ | ماده مجهول و عجیبی که ۸۵ درصد از جهان را تشکیل می‌دهد

• موضع رسمی فدراسیون در خصوص ۳ بر صفر شدن استقلال-سپاهان | تغییر نتیجه فقط یکی از تنبیه‌ها خواهد بود

• تصاویر | پوشش و حجاب خواهر امام موسی صدر در منزلش در دیدار با امیرعبداللهیان

• تصمیم مشترک خطیر و نکونام علیه بازیکن استقلال | کنار گذاشته شدن بعد از ادعای بزرگ

• مردم فریب قیمت‌های گزاف خودروهای فرسوده را نخورند| بی توجهی سایت های اینترنتی معاملات خودرو به دستور سازمان حمایت

• عکس | عابدزاده همدست منتقد درجه یک گل محمدی شد؟

• پاسخ نهایی اسکوچیچ به تیم بحران زده لیگ برتر | مربی کروات به ایران برمیگردد؟

• آشنایی با خرید جدید استقلال | جهانگرد آرژانتینی در تیم نکونام

• اولین تصاویر جنگنده یاک ۱۳۰ که وارد کشور شد

• تصاویر تنش در کرکوک؛ صدور فرمان منع رفت و آمد توسط نخست وزیر عراق

• تصاویر حضور متفاوت جنگنده روس در ایران | یاک ۱۳۰ تحویل نیروی هوایی ارتش شد

• ببینید | ویژگی‌های جت Yak-۱۳۰ نیروی هوایی ارتش | از توانایی حمل ۳ تن مهمات تا قابلیت پرواز تا سقف ۱۲ کیلومتر

• انفجار بمب در یکی از خیابان‌های تهران| چند نفر در بمب‌گذاری کشته و مجروح شدند

• گوشت کدام حیوانات برای بدن مناسب‌تر است؟

• راه های تقویت حافظه و جلوگیری از فراموشی | این بازی ساده حافظه بزرگسالان و افراد مسن را تقویت می‌کند

• ویروس «پیرولا» در یک‌ قدمی شیوع گسترده | نگرانی شدید کارشناسان بهداشت عمومی

• این مهاجم مطرح خارجی پرسپولیسی می‌شود؟ | گلزن مشهور با تیمش فسخ کرد

• ارتش تایید کرد ؛ ورود جنگنده یاک ۱۳۰ به ناوگان نیروی هوایی

• آشنایی با اثرات و مراحل انفجار سلاح‌های هسته‌ای

• تلاش برای گشودن بزرگترین راز فیزیک| جستجو برای «ماده تاریک» در ۲ کیلومتری زیر زمین

• «برخورددهنده هادرونی بزرگ» بیدار می‌شود| به دنبال پاسخ به چرایی وجود جهان

• جرم اندکی بیشتر از انتظار یک ذره بنیادی فیزیک‌دانان را سردرگم کرده است

• عکس | لویاتان کیهانی که تلسکوپ هابل ثبت کرد | این خوشه عظیم ستاره‌ای چقدر از ما فاصله دارد؟

• ماده و انرژی مرموز و ناشناسی که ۹۵ درصد کیهان را تشکیل داده‌اند! | نیرویی که جهان را به پیش می‌راند چیست؟

• کارآگاه تاریکی برای کشف دو راز بزرگ راهی فضا شد | اقلیدس در جست‌وجوی ماده و انرژی تاریک

• تاثیر جالب ابر ماژلانی بزرگ بر تغییرات راه شیری | کهکشان ما در حال بلعیدن کهکشان‌های دیگر

• کشف جدید و هیجان‌انگیز درباره حلقه‌های انیشتین | به درک ماده تاریک نزدیک‌تر شدیم

• کیهان را رها کنید، زمین را بگردید | شواهد این پدیده احتمالا در زمین پیدا می‌شود

• یک دلیل جالب برای پیدا نکردن حیات در مریخ! | کشف این راز در قسمتی از زمین که شبیه به سیاره سرخ است

• کهکشان ما چه زمانی به همسایه‌اش برخورد می‌کند؟ | راه شیری در حال آدم‌خواری!