یه خبر بامزه از ایتالیا داریم! دانشمندهای ایتالیایی دارن با یه سیستم خفن و جدید به دنبال یه جور ذره عجیب غریب به اسم “اکسیون” میگردن. اکسـیون (Axion) در اصل یه ذره فرضیهایه که تا حالا کسی ندیده، ولی فیزیکدانها فکر میکنن ممکنه یکی از قطعههای گمشده پازل ماده تاریک باشه. (ماده تاریک یعنی همون چیزی که دانشمندها مطمئنن توی جهان هست، اما ما هیچ جوری نمیتونیم مستقیم ببینیمش، چون با نور و ماده معمولی تعامل نمیکنه!)
حالا این ایتالیاییها، توی دو آزمایشگاه به اسمهای لنجارو (LNL) و فراسکاتی (LNF) دارن از ابزارهایی به اسم هالوسکوپ (Haloscope) استفاده میکنن. هالوسکوپ یه جور دستگاه آشکارساز خاصه که میتونه به کمک امواج مایکروویو، اکسـیونها رو شناسایی کنه. (مایکروویو، همون امواجیه که مثلا توی ماکروفر خودتون غذا رو گرم میکنه!)
نکته جذاب ماجرا اینه که تیم ایتالیایی، موفق شدن یه سیستم “قابل تنظیم” یا همون “تـــیونابل” بسازن که میتونه فرکانسش رو به مناطق خیلی بالاتر از همیشه ببره. یعنی مثلاً اولین بار تونستن محدوده جرمی بالای ۴۰ میکروالکترونولت رو زیر نظر بگیرن. — برای اینکه راحتتر توضیح بدم: واحد الکترونولت یه واحد کوچیک برای اندازهگیری انرژی و جرم ذرات توی فیزیکه. هرچی عددش بالاتر بره، یعنی ذره سنگینتره.
اینا چی کار کردن دقیق؟ با این دستگاه جدید، تونستن یه محدوده فرکانسی حدود ۳۸ مگاهرتز رو بررسی کنن که روی حوالی ۱۰.۲ گیگاهرتز متمرکز بود. (هرتز یعنی تعداد نوسان توی هر ثانیه. گیگاهرتز خیلی بالاست، دقیقا همون فرکانسهایی که رادیوها یا وایفایهاتون استفاده میکنن.)
ولی چرا اصلا این ذرات مهمن؟
۱. اکسـیون اگه وجود داشته باشه، دو تا مشکل اساسی فیزیک رو ممکنه حل کنه: یک اینکه میتونه توضیح بده چرا بعضی واکنشهای هستهای قانون تقارن زمانی رو نقض نمیکنن (خلاصه یعنی یه جور نظم عجیب توی طبیعت رو توضیح میده!). دومش هم اینه که یه کاندید اصلی برای ماده تاریک حساب میشه — اون چیزی که گفتم تمام جهان رو گرفته، ولی هیچکس مستقیم نمیتونه ببینتش!
چرا دستگاهشون اینقدر کار راهاندازه؟ چون قابلیت تنظیم شدنِ فرکانس داره! این یعنی با تغییر دادن دهانهی محفظه مسی تو دستگاه، میتونن فرکانس رو بالا و پایین کنن و کلا یه بازه بزرگ از جرم اکسـیونها رو جستجو کنن. اگه جرم اکسـیون مشخص بود که کار آسون میشد، ولی چون نمیدونیم دقیقاً چنده، باید همه بازهها رو بگردیم.
شیوه کار دستگاه هم باحاله: یه محفظه مسی توی یه میدان مغناطیسی خیلی قوی گذاشتن. طبق نظریه کوپلینگ اکسـیون و فوتون (یعنی یه احتمال تئوری که اگه اکسـیون توی میدان مغناطیسی باشه، میتونه به نور واقعی تبدیل شه)، وقتی اکسـیونها بیان وارد دستگاه بشن، یه ذره فوتون واقعی (یعنی معمولاً یه پالس مایکروویوی خیلی ضعیف) آزاد میشه. دانشمندها برای شکار این سیگنال خیلی ضعیف، یه آنتن مخصوص و یه تقویتکننده فوقالعاده حساس که توی سطح “کوانتومی” کار میکنه گذاشتن — تقویتکننده کوانتومی یعنی همون وسیلههایی که نویز حرارتی و الکترونیکی رو تا جای ممکن کم میکنن.
البته فعلاً خبر هیجانانگیز اینه که توی اسکن اخیرشون نشونه مستقیمی از اکسـیون پیدا نکردن، ولی دستگاهشون نشون داد که میتونه با حساسیت خیلی بالا، انواع فرکانسها رو اسکن کنه و سیگنال از نویز تشخیص بده— یه موفقیت تکنیکی بسیار مهم.
برنامههای آیندهشون چیه؟ قراره باز هم حساسیت دستگاهاشون رو بیشتر کنن، محفظههای جدیدتر با طراحی پیشرفتهتر بسازن، و سیستم رو کلاً اتوماتیک کنن. اگر یه روزی واقعاً نشونهای از اکسـیون پیدا کنن، اون وقت برای اولین بار، بشر یه اثبات مستقیم از وجود ماده تاریک خواهد داشت! تصور کن چی میشه، شاید معمای بزرگ کائنات بالاخره یه قدم بزرگ به سمت حل شدن برداره!
در کل داریم توی دوران هیجانانگیزی زندگی میکنیم که ممکنه به زودی جواب یکی از بزرگترین سوالات کیهان رو پیدا کنیم. اکسـیونها رو فراموش نکن، چون شاید یکی از کلیدهای قفل جهان باشند!
منبع: +
