پیداشدن اولین شواهد مبنی بر حیات اکسیون؛ کاندیدای توضیح ماده تاریک

اکسیون (Axion، با تلفظ بی عیب اَکسیان) مورچه ای بنیادی خارج از نمونه نمونه فیزیک ذرات است که وجود آن به صورت نظریه پیش بینی شده است. دانشمندان در مدل های نظری با استفاده از اکسیون ها رفتار ذرات زیراتمی را توضیح می دهند.

فیزیک دانان نظری برای اولیه بار داخل دهه ی ۷۰ میلادی حیات اکسیون را به عنوان وضع حلی برای مشکلات ریاضی در توصیف نیروی قوی هسته ای پیشنهاد داده بودند. نیروی زورمند هسته ای نیرویی است که ذرات زیراتمی با نام کوارک را بخاطر تشکیل هسته ی اتم درکنار یکدیگر نگه می دارد. از آن زمان، از اکسیون برای توضیح ماده ی تاریک نیز استفاده شده است. ماده ی تاریک ماهیتی ناشناس است که ۸۵ درصد از جرم کائنات را تشکیل داده اما هیچگاه نوری از آن براق نمی شود.

دکتر کای مارتنز، فیزیک دان دانشگاه توکیو و از عموم داشنمندانی که روی آزمایش اخیر منجر به نمودار شدن شواهد وجود اکسیون کار کرده می گوید حتی درصورت تأیید وجود این ذره، هنوز مشخص تراشیدن که اکسیون بتواند عدم تقارن موجود در مدل نیروی زورمند هسته ای را حل کند یا توضیحی بخاطر جرم ناپیدا در کائنات نمایش دهد. 

به گفته ی دکتر مارتنز، اکسیون هایی که بوسیله رطوبت ردپای آن ها نمودار شده است ظاهرا از تو خورشید بیرون می آیند و درنتیجه اقدام آن ها شبیه بوسیله «ماده ی تاریک سرد» نیست. فیزیک دانان عقیده دارند ماده ی تاریک سرد به صورت هاله ای گرداگرد کهکشان ها را می پوشاند. اگر خورشید منشاء اکسیون های آزمایش اخیر باشد یعنی این ذرات بوسیله تازگی تولید شده اند؛ درحالی که به نظر می رسد ماده ی تاریک سرد از ابتدای پیدایش کائنات، میلیاردها سال دست نخورده باقی الباقی باشد.مقاله های مرتبط:تاریخچه ماده تاریک و بررسی آن (مدخل نخست)تاریخ ماده تاریک و بررسی آن (مقدر شدن دوم و پایانی)

علاوه بر آنچه گفته شد، کشف اکسیون هنوز قطعی نشده است. باوجود جمع آوری داده به مدت دو سال، شواهد به دست آمده برای اخبار قطعی وجود این ذره ی عمده هنوز اندک است. مارتنز درون مصاحبه با لایو ساینس می گوید با جمع آوری داده های بیشتر مقدور است همین شواهد کم از وجود اکسیون کمتر و کم مقدار تر شود.

دانشمندان برای پیداکردن سیگنالی خفیف از حیات اکسیون از مخزنی با ۳٫۲ تن زنون سهل وساده در اعماق زمین استفاده کرده اند. این آزمایش که XENON1T نام دارد، در آزمایشگاه ملی گرن سسو در ایتالیا صورت گرفته است. 

حداقل دو پدیده ی علمی دیگر به مگر اکسیون نیز وجود دارند که می توانند توجیه کننده ی داده های به دست آمده از آزمایش XENON1T باشند؛ هرچند محققان با آزمودن تئوری های متنوع به این نتیجه روان اند که اکسیون هایی که منشاء آن ها خور است، محتمل ترین توضیح برای نتایج بوسیله دست آمده از این آزمایش هستند. داده های این آزمایش هنوز دراختیار یکسره دانشمندان استراحت نگرفته و مقاله ای درباره ی آن تو نشریات علمی چاپ نشده است.

چاندا پرسکاد واینستاین، فیزیکدان دانشگاه نیوهمشایر باور دارد که اگر آزمایش اخیر وجود اکسیون را ثابت کند، بزرگ ترین کشف علمی اخترفیزیک از زمان کشف شتاب داشتن سرعت گشادگی کائنات است (درون سال ۱۹۹۸ دانشمندان ملتفت شدند کائنات نه تنها داخل حال گسترش است، بلکه این انبساط همراه با شتاب است).

قرار دادن مخزنی درون عمق زمین باعث می شود جلوی چسبیدگی تقریبا هر سنخ پرتویی به محتویات آن گرفته شود و عزب ذرات بسیار قدری (احتمالا ذرات ماده ی تاریک) بوسیله ابگونه درون مخزن برسند و با آن خاصیت نشان دهند. 

بیشتر نفوذ های به حیات آمده با زنون مایع موجود در مخزن خراج فعل وانفعالات ناشی از برخورد با دیگر ذراتی است که فیزیکدانان پیش از این کشف کرده و انتظار آن را دارند (مثل نوترینوها)؛ اما تو چنین آزمایش هایی دانشمندان بوسیله دنبال یافتن شواهدی از برهم سلوک پیش بینی نشده هستند که با استفاده از مدل های قدیمی و ذرات شناخته شده توجیهی برای آن ها بود ندارد.

اکسیون تنها کاندیدا بخاطر تشریح ماده ی تاریک نیست. ذرات دیگری با شهرت WIMPS (ذرات سنگین با برهم کنش ضعیف) نیز پیش از این برای ماده ی تاریک پیشنهاد شده اند، ولی  آزمایش های مبتنی پهلو مخازن زنون مایع تاکنون وجود آن ها را رگه کرده اند. نمایان کردن شواهدی از حیات اکسیون درحالی رخ می دهد که دانشمندان داخل سال های اخیر برای توجیه ماده ی تاریک در معیار های خویشتن بوسیله این مورچه ی فرضی توجه بیشتری مدال داده اند.

هنوز این امکان وجود دارد که پرتوهای دیگری از منابع غیرمنتظره قرین مواد رادیواکتیو موجود در اعماق زمین یا تریتیوم ابدی باقی مانده درون مخزن بوسیله اسلوب ای کنار سنسورهای XENON1T تأثیر گذاشته باشند که متشابه بوسیله نتایج مورد انتظار از رفتار اکسیون باشد. همچنین این حدس وجود دارد که واکنشِ نوترینوها با میدان مغناطیسی زمین از آنچه پیش تیز تخیل می شد پرعضله تیز باشد و نتایج مثل بوسیله وجود اکسیون تولید کرده باشد؛ هرچند این حدس بسیار متباعد به نظر می رسد، چراکه در این صورت دانشمندان باید بخاطر توجیه رفتار نوظهور تونرینوها در مدل استاندار فیزیک ذرات تجدید دیدن کنند. مقاله های مرتبط:نوترینو: اسرارآمیزترین و نوظهور ترین ذره ی بنیادی شناخته شده

دانشمندان اعتقاد دارند دقت نظریه ی حیات اکسیون در آزمایش اخیر مقابل با «۳٫۵ سیگما» است.  دقت ۳٫۵ سیگما یعنی به احتمال ۲ درون ۱۰٬۰۰۰ پرتوهای غیرمرتبط و متفرقه ی بنیان باعث به حیات آمدن سیگنال شده باشند. دانشمندان معمولا هنگامی از لفظ «کشف» برای ذره ای جدید استعمال می کنند که با دقت ۵ سیگما به نتایج خویشتن اعتماد داشته باشند. این طور دقتی به معنای شانس خطای ۱ در ۳۵ میلیون است.

آزمایش شبیه دیگری با استفاده از زنون ابگونه با نام XENONnt صبر است تا سال آینده داخل ایتالیا انجام شود. این آزمایش که بیش دقیق خیس است، ۵ سال طول می کشد و داده های آماری روشن تری دراختیار دانشمندان استراحت می دهد. همچنین تو آینده ی نزدیک استراحت است آزمایش های مشابهی داخل آمریکا و چین نیز صورت بگیرد.

این ظن همچنین وجود دارد که کشورهای دنیا با بوسیله وجه اشتراک مجله گذاشتن ذخایر زنون خویشتن تو پروژه ای بین المللی اقدام به پیدایش آشکارسازی ۳۰ تنی کنند که مداقه بسیار بالاتری برای یافتن ذرات بنیانی خواهد داشت.بیشتر بخوانید:مهندسی بی نهایت: کانال پاناما، آبراه حیاتی اقیانوس اطلس و آرامسامسونگ از کشف ماده نیمه هادی جدید شناسایی دادمهندسی بی نهایت: پل گلدن گیت، نماد ارتباط شهری در میان عجایب دنیا مدرنکشف قدیمی ترین سکونتگاه وایکینگ ها در ایسلنددانشمندان در دوران قرنطینه ۹ راه ی جدید از حشرات کشف کردند