المادة المُظلمة: الشبح الذي يسكن الكون

هل تعلم إن حوالي 85% من كل المادة الموجودة في هذا الكون — نحن ما نقدر نشوفها؟ ما نقدر نلمسها. ما عندنا أي أداة直销 تكشفها مباشرة. كل اللي نعرفه إن ها موجودة لأن جاذبيتها تخلي كل شي ثاني يتحرك حولها بشكل ما ينحسب.

المادة المُظلمة. أخطر شبح في الكون.

العلماء من عقود وهم يبحثون عن هالمادة بأجهزة وطرق ذكية جدا. شافوا تأثيرها على تجمعات المجرات. تابعوا كيف الضوء ينحني حول كتل ما أحد يشوفها. حسبوا تأثيراتها على الشبكة الكونية اللي تمسك المجرات مع بعض. لكن اللمسة المباشرة — إنهم يمسكوا جُسيم مادة مُظلمة واحد — هاي لسه بعيدة المنال.

لحد الآن…都有可能.

جهاز بحجم ملعب كرة قدم، على عمق ميل تحت الأرض

في جنوب داكوتا، في منجم ذهب قديم، على عمق ميل تقريباً تحت سطح الأرض — فيه واحد من أكثر الأجهزة حساسية اللي بنيها الإنسان.

التجربة اسمها LZ — اختصار لعدد كبير من الكلمات العلمية.

الجهاز ما بس "يفحص" عن المادة المُظلمة. لا، هو "يستمع" لها. بأجهزة كشف حساسة لدرجة إنها تقدر تلقط فوتون واحد — جُسيم ضوء واحد — إذا صار فيه أي تفاعل.

الآلية بسيطة بالفكرة: الخزان الرئيسي فيه 10 أطنان من الزينون السائل فائق النقاء. لما جُسيم مادة مُظلمة — لو افترضنا إنه موجود — يصطدم بأحد ذرات الزينون، راح ينتج ومضة ضوئية صغيرة جداً. صغيرة جداً جداً.

عقليتنا إن هالبحث أشبه بعملية "لوك دايسي" — بس الإبرة هاي مخفية في كومة قش بحجم كرة قدم.

المادة المُظلمة كسولة تفاعلياً

المادة المُظلمة — بالطبيعة — ما تحب تتعامل مع المادة العادية. تتجاهلها بالكامل تقريباً. إلا الجاذبية والقوة النووية الضعيفة هي اللي تخليها "تتصل" بالعالم العادي.

يعني التفاعلات هاي نادرة بشكل لا يصدق. تقريباً ممكن جُسيم واحد يمر عبر الأرض كل دقيقة. أو أقل.

hence — يحتاجون أجهزة حساسة جداً. وصبر طويل جداً.

هاي اللحظة اللي غيّرت كل شي

في يونيه 2023 — وهاي ملاحظة مهمة لأن الأرض كانت بسرعة قصوى بالنسبة لتدفق المادة المُظلمة في المجرة — الجهاز سجل شي.

حدث واحد.

تفاعل واحد فقط. لكن حسب كل الحسابات اللي مسويها الفريق، التفاعل المطابق تماماً لما يتوقعونه من جُسيم مادة مُظلمة لو صادف إنه اصطدم بالزاوية الصح.

الدكتور ريك غايتسكيل، المتحدث باسم تجربة LZ، وصفه بـ"مشوّق بشكل مطلق." وبصراحة؟ هالكلام عند العلماء معناه "قلوبنا نطت من صدورنا بس ما نبي نهلّعكم."

الإشارة وصلت بـ2.6 سيغما. للسياق: الرقم الذهبي للإعلان عن اكتشاف حقيقي هو 5 سيغما — يعني يقين إحصائي شبه كامل.

يعني؟ ما عندنا تأكيد. عندنا "مرحباً، شي غريب صار وما نقدر نفسره."

بعد…

ليش هاي القصة تستاهل اهتمامنا

اللي يخليني متحمس هون: ما نتكلم عن نظرية هامشية أو تخمين عشوائي. وجود المادة المُظلمة فيه إجماع علمي شبه كامل. بس ما نعرف إيش هي فعلاً.

المرشح الأول لعقود كان الـWIMPs — جُسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل. هالجُسيمات النظرية تفسر كل شي نشوفه عن المادة المُظلمة، وكمان تفسر ليش ما اكتشفناها لسه: لأنها خجولة. خجولة جداً.

الحدث اللي سجله LZ يتوافق مع WIMP بوزن أكبر بـ200 مرة من البروتون. هذا وزن محترم! وزن ممكن يعطينا أخيراً إجابة واضحة.

الفيزيائي آرون مانالايسي قالها بشكل جميل: "هاي أول حالة في أي تجربة اشتغلت عليها تظهر صالحة في كل شيء."

لا نفرح قبل الوقت

أبي أكون صريح معكم، ويا حبذا العلماء كمان. حدث واحد — تفاعل واحد — ما يقدرون يعلنون عن اكتشاف. ما يقدرون. هاي مو طريقة العلم، وصراحة هاي اللي يخلي العلم يستحق الثقه.

ممكن يكون في "ضوضاء خلفية" ما نعرفها — تفاعلات جُسيمية نادرة تحاكي شكل المادة المُظلمة. فريق LZ حذرين بشكل يدعو للاحترام، وهالشي بالضبط اللي لازم تسلكه لما تتعامل مع شي بهالقيمة.

في الأشهر والسنوات الجاية، راح يحللون بيانات أكثر، يختبرون أكثر، والأهم — يشاركون النتائج عشان علماء ثاني يفحصونها ويحاولون يثبتوا الخطأ فيها. هاي أجمل شي بالعلم. كل واحد يبغي يعرف الحقيقة، حتى لو هاي تعني تثبيت خطأ نتائجه هو نفسه.

إيش يعني هاي القصة لنا؟

اللي أبي أوصله: حتى لو هاي النتيجة ما تصير شي — حتى لو كانت صدفة إحصائية أو خطأ ما نعرفه — الاقتراب لهالدرجة له أهمية هائلة.

تجربة LZ هي أكثر جهاز حساس لصيد المادة المُظلمة في تاريخ البشرية. لو المادة المُظلمة موجودة فعلاً، إحنا كل يوم نزوّد البحث ونسدّد المناطق اللي تختبئ فيها.

لكن لو真的要 — لو هالومضة الصغيرة في ظلام منجم داكوتا هي أول ظهور رسمي للمادة المُظلمة؟

هاي راح تكون أحد أكبر الاكتشافات العلمية في تاريخ البشر. راح نفهم أخيراً إيش يتكون منه أغلب هذا الكون.

** المصدر: Popular Mechanics **