يستكشف الباحثون فرضية "الفوتون المظلم"، ويتحدون فرضية النموذج القياسي، ويكتسبون فهمًا جديدًا للمادة المظلمة. تشكل المادة المظلمة 84% من المادة في الكون، وقد ألقى فريق عالمي من العلماء نظرة متعمقة على خصائصها المعقدة. تركز أبحاثهم على "الفوتونات المظلمة"، وهي جسيمات نظرية لديها القدرة على سد الفجوة بين المادة المظلمة والمادة العادية.
اكتشف فريق دولي من الباحثين، بقيادة خبراء من جامعة أديلايد، المزيد من الأدلة أثناء استكشافهم لطبيعة المادة المظلمة. وقال البروفيسور أنتوني توماس، أستاذ الفيزياء الأكبر في جامعة أديلايد: "تشكل المادة المظلمة 84% من المادة في الكون، ومع ذلك لا نعرف عنها سوى القليل جدًا". "لقد تم إثبات وجود المادة المظلمة بشكل قاطع من خلال تفاعلاتها الجاذبية، ولكن على الرغم من الجهود الحثيثة التي يبذلها الفيزيائيون في جميع أنحاء العالم، فإن خصائصها الدقيقة لا تزال بعيدة المنال. قد يكمن مفتاح فهم هذا اللغز في الفوتونات المظلمة، وهي جسيمات ضخمة من الناحية النظرية والتي قد تكون البوابة بين المنطقة المظلمة من الجسيمات والمادة العادية."
نحن وعالمنا المادي مصنوعان من مادة عادية، ولكن هناك مادة عادية أقل بكثير من المادة المظلمة: هناك خمسة أضعاف المادة المظلمة الموجودة في المادة العادية. يعد العثور على مزيد من المعلومات حول المادة المظلمة أحد أكبر التحديات التي تواجه علماء الفيزياء حول العالم.
الفوتونات المظلمة هي جسيمات قطاع مخفي افتراضية يعتقد أنها حاملات للقوة تشبه الفوتونات الكهرومغناطيسية، ولكن من المحتمل أن تكون مرتبطة بالمادة المظلمة. يقوم العلماء، بما في ذلك البروفيسور توماس، عضو مركز التميز في فيزياء جسيمات المادة المظلمة التابع لمجلس البحوث الأسترالي (ARC)، وزملاؤه البروفيسور مارتن وايت، والدكتور شوانغونغ وانغ، ونيكولاس هانتر سميث، باختبار نظريات المادة المظلمة الحالية للحصول على مزيد من الأدلة حول هذه المادة المراوغة ولكنها مهمة.
قال البروفيسور توماس: "في دراستنا الأخيرة، بحثنا في التأثير المحتمل للفوتونات المظلمة على مجموعة كاملة من النتائج التجريبية من عمليات التشتت العميق غير المرن. إن تحليل المنتجات الثانوية لتصادمات الجسيمات المتسارعة إلى طاقات عالية للغاية يزود العلماء بدليل قوي على بنية العالم دون الذري وقوانينه الطبيعية. في فيزياء الجسيمات، يُستخدم التشتت العميق غير المرن لاستغلال الإلكترونات والميونات والنيوترونات (Trinos) هو اسم العملية داخل الهادرونات (خاصة الباريونات، مثل البروتونات والنيوترونات). استخدمنا إطار التحليل العالمي لوظيفة توزيع الزخم الزاوي (JAM) لمختبر جيفرسون لتعديل النظرية الأساسية لمراعاة إمكانية وجود فوتونات داكنة. يوضح عملنا أن فرضية الفوتون المظلم تتفوق على فرضية النموذج القياسي بأهمية 6.5 سيجما، وهو ما يشكل دليلاً على اكتشاف الجسيم.
ونشر فريق البحث، الذي ضم علماء من جامعة أديلايد وزملاء من مختبر جيفرسون في فرجينيا بالولايات المتحدة الأمريكية، نتائجهم في مجلة فيزياء الطاقة العالية.