جان كارترايت: گروهي از فيزيكدانان آزمايشي طراحي كرده‌اند تا بتوانند مشخص كنند آيا ذرات بسيار سبك فرضي به نام آكسيون، واقعا وجود دارند. سال گذشته يك تيم تحقيقاتي ادعا كردند ردي از چنين ذراتي در آزمايشگاه مشاهده كرده‌اند.
در اين آزمايش با تلسكوپ‌هاي فضايي تحقيق مي‌كنند كه آيا پرتوهاي گاماي به وجود آمده از يك كوازار (اختروش) كه ميلياردها سال نوري با ما فاصله دارد مي‌تواند از درون خورشيد عبور كند. آكسيون‌ها ذرات بسيار سبكي هستند كه اولين بار در دهه 70 ميلادي پيشنهاد شدند تا نظريه نيروهاي هسته‌اي قوي را با تجربه سازگار كنند.
اخيرا نظريه‌پردازان به اين ايده رسيده‌اند كه شايد آكسيون‌ها همان ذرات ماده تاريك باشند. ماده تاريك ماده‌اي است كه تصور مي‌شود قسمت عمده‌اي از جهان از آن ساخته شده است.
سال گذشته ردپاي اين ذره كه از گريزان‌ترين ذرات تشكيل‌دهنده ماده تاريك است توسط يك دوربين و روي يك فيلم عكاسي شناسايي شد. آكسيون كه از لحاظ بار الكتريكي خنثي است، از خود اثري روي يك صفحه عکاسي بر جاي گذاشته است. پير جين و گورماخ سينگ در دانشگاه دولتي نيويورك توانستند ردپاي آكسيون‌ها را در نتايج آزمايشي كه در سال 1996 در مركز تحقيقات هسته‌اي اروپا (سرن) توليد شده بود، بيابند.
براي محققان در آن زمان(يعني در سال 1996) بررسي و تحليل اطلاعات به دست آمده سال‌ها به طول انجاميد و علت آن اين بود كه به جاي استفاده از آشكار سازهاي اتمي براي مشخص كردن ذرات جديد، محققان در گذشته از يك روش نسبتا قديمي شامل ثبت آثار ذره روي صفحات امولسيون عكاسي استفاده مي‌كردند و بعد هر صفحه را در زير ميكروسكوپ مشاهده مي‌كردند.
البته مزيت اين روش قديمي اين است كه محققان مي‌توانند برهمكنش‌هايي را كه عمر كوتاه دارند پيدا كنند كه اين امكان با كمك آشكار سازهاي اتمي وجود ندارد. سينگ و جين ادعا كردند كه توانسته‌اند 350 رد مربوط به اكسيون را در بررسي‌هاي خود بيابند.
برهمكنش آكسيون با ماده بسيار ضعيف است و اين دقيقا ويژگي ماده تاريك است. به همين دليل در بيشتر آزمايش‌هاي طراحي‌شده براي آشكارسازي اين ذرات، از اين روش استفاده مي‌شود كه فوتون در حضور ميدان مغناطيسي به آكسيون تبديل شود. سال گذشته پژوهشگران آزمايشگاه PVLAS در ايتاليا حدس زدند كه براي اولين‌بار اين تبديل فوتون به آكسيون را مشاهده كرده‌اند.
آنها در اين آزمايش تغييري بسيار كوچك در قطبش يك پرتو ليزر اندازه‌گيري كردند كه در ناحيه ميدان مغناطيسي قرار داشت. اما اگر واقعا در آنجا آكسيون حضور داشت جفت‌شدگي فوتون و آكسيون قوي‌تر از آن بود كه بتواند نامزدي براي ماده تاريك باشد.
علاوه بر اين در يك آزمايش در شتاب‌دهنده سرن قرار بود فوتون‌هاي خورشيدي را با يك آهنرباي 10 متري به آكسيون تبديل كنند و در آن آزمايش شاهدي از وجود آكسيون‌ها با جفت‌شدگي حاصل از آزمايش PVLAS ديده نشد. به دليل وجود اين ناسازگاري‌ها آزمايش‌هاي ديگري توجيه نتيجه آزمايش PVLAS طراحي شده‌اند.
مهمترين اين آزمايش‌ها جست‌وجو به دنبال ذرات شبيه آكسيون در آزمايشگاهي در هامبورگ است. در اين آزمايشگاه قرار است با تاباندن نور به يك ديوار كدر مشاهده كنند كه آيا مي‌توان با ميدان مغناطيسي فوتون‌ها را موقتا به آكسيون تبديل كنند تا از ديوار بگذرند؟
بنا به گفته مالكوم فايبارن از سرن و همكارانش از آلمان و روسيه، شكل ساده‌تري از اين عبور از ديوار، هر سال در خورشيد اتفاق مي‌افتد. يعني وقتي كه خورشيد بين زمين و يك كوازار (اختروش) به اسم 3C279 قرار مي‌گيرد، در اين وضعيت خورشيد مانند ديوار و كوازار مانند چشمه نور رفتار مي‌كند.
اگر آكسيون‌هايي با جفت‌شدگي‌اي كه از آزمايش PVLAS انتظار مي‌رود وجود داشته باشند، قسمت كوچكي از فوتون‌هاي پرتوي گاماي حاصل از كوازار كه به سطح خورشيد مي‌رسند بايد با ميدان مغناطيسي آن برهمكنش ايجاد كنند و به آكسيون تبديل شوند.
اين آكسيون‌ها بدون مانع از درون خورشيد مي‌گذرند و وقتي از طرف ديگر بيرون مي‌آيند دوباره به فوتون تبديل خواهند شد. برنامه فايبارن و همكارانش آن است كه با استفاده از تلسكوپ‌هاي فضايي، همراستا بودن پرتو گاماي حاصل از اين وضعيت را كه از خورشيد بيرون مي‌آيند با پرتو گاماي حاصل از كوازار رصد كنند.
اگر پرتو گامايي ديده نشد دليل قانع‌كننده‌اي به دست آيد كه تعبير داده‌هاي آزمايش PVLAS نادرست است. فايبارن در حال حاضر در مشاهدات سال 1991 از كوازار 3C279 بررسي كرده و به دنبال نشانه‌هاي پرتو گاما در آنها گشته است. طبق مطالعات، نتايج اين آزمايش‌ها براي نتيجه‌گيري كافي نيستند.
به نظر او آزمايش ديگري كه قرار است چند ماه ديگر انجام شود حساسيت كافي براي نتيجه‌گيري محكم را خواهد داشت. با اين حال اگر آزمايش ALPS كه زودتر از آن انجام خواهد شد نتيجه‌اش منفي باشد، آزمايش فايبارن نيز فايده‌اي نخواهد داشت.
Physicsweb.org
لينک
cast.web.cern.ch/cast
0 نظر:
ارسال یک نظر