جهود لإنشاء أجهزة استشعار قد ترصد المادة المظلمة في الكون

أعلن فريق من الفيزيائيين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نجاح جهود لإنشاء أجهزة استشعار قد ترصد المادة المظلمة في الكون. 

ويحار العلماء عند خلط نظريات الفيزياء الرائدة معاً، إذ يصلون إلى أن الغالبية العظمى من الكون تتكون من شيء لم نكتشف كيفية مراقبته أو قياسه. ويُطلق على هذا "الشيء" المفقود اسم "المادة المظلمة". تنتمي هذه المادة، إن وُجدت، إلى  العالم الكمي، ومن الصعب جداً قياسها، لأن العالم الكمي لا يخضع لقوانين الفيزياء الكلاسيكية.

لتوضيح صعوبة قياس الأشياء في العالم الكمي، ضرب موقع ذا نكست ويب التقني مثلاً برمي عملة معدنية ثم التقاط صورة لها وهي لا تزال في الهواء. لا توجد طريقة لتحديد ما إذا كانت ستهبط على الوجه أو الكتابة.

وفي عالم الفيزياء الكلاسيكي، يكفي انتظار وصول العملة المعدنية إلى الأرض لقياس النتيجة، لكن في عالم الكم ستعيد العملة ضبط نفسها، ولن تتمكن الصورة من تحديد الوجه الذي هبطت عليه.

لحل هذه المشكلة، أوضح فريق العلماء في بيان: "استخدمنا نظاماً من الليزر لاحتجاز الذرات، ثم أرسلنا ضوءاً متشابكاً أزرق اللون، ما أجبر الذرات على التأرجح في حالة مترابطة. تركنا الذرات المتشابكة تتطور إلى الأمام بمرور الوقت، ثم عرضناها لمجال مغناطيسي صغير، ما أدى إلى تغيير كمي ضئيل وتغيير طفيف في التذبذبات الجماعية للذرات".

وسيكون من المستحيل اكتشاف مثل هذا التحول باستخدام أدوات القياس الحالية. بدلاً من ذلك، طبّق الفريق انعكاس الوقت لتعزيز هذه الإشارة الكمومية. للقيام بذلك، أرسلوا ليزراً آخر أحمر اللون يحفز الذرات على فك التشابك، كما لو كانت تتطور إلى الوراء في الوقت المناسب.

ألعاب و مسابقات

هل أنت من خبراء علوم الفيزياء والكيمياء؟ تحدَّ نفسك في هذه المسابقة

لتبسيط ما فعله العلماء، يمكن أن يتخيل القارئ أن الباحثين ألقوا عملتين في الهواء في وقت واحد، وأجبروهما على القيام بذات التصرف تماماً، ثم استخدم العلماء حقلاً مغناطيسياً لصد العملتين المعدنيتين ليتحول دورانهما وعكس الوقت، ما يسمح لهم بإجراء قياسات في اتجاهين زمنيين.

واكتشف العلماء كيفية دفع الذرات إلى الاهتزاز بقوة كافية لدراستها. قد تسمح لنا القدرة على اكتشاف هذا المستوى من الاضطراب "بقياس" مجالات الجاذبية المخفية. وهذا يعني أن هذه التقنيات يمكن أن تؤدي إلى كاشف كامل للمادة المظلمة.