تجربة جديدة للبحث عن الأكسيونات.. فهل نرى المادة المظلمة أخيرا؟

أعلن باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة النتائج الأولى لتجربة تهدف إلى البحث عن جسيمات المادة المظلمة الافتراضية التي تسمى الأكسيونات، في دراسة نشرت في دورية "فيزكال ريفيو ليترز".
ولم تؤد التجربة إلى ملاحظة أية إشارات مرتبطة بجسيمات المادة المظلمة الافتراضية هذه، ولكنها أسست تقنية جديدة للبحث عن الأكسيونات ربما تصبح مركز التجارب المستقبلية عن هذه الجسيمات العجيبة.
مادة غير عادية
المادة المظلمة هي كيان يفترض العلماء لتفسير ظواهر غير مفسرة بالنظريات المعروفة مثل نظرية الجاذبية لنيوتن وألبرت آينشتاين.
ويلاحظ العلماء أن سرعات النجوم في أطراف المجرات، وسرعات المجرات في العناقيد المجرية الكبرى، تختلف بشدة مع النظريات، وتبدي وجود كتلة إضافية من المادة التي تؤثر في محيطها عن طريق الجاذبية، ولكنها غير ظاهرة.
ويشبه الأمر أن تضع ثمرة برتقال في أحد كفتي ميزان، و5 كيلوغرامات من الحديد في الكفة الأخرى، لكنك تجد أن كفة الثمرة تظل أثقل، هنا ستفترض أن هناك شيئا خفيا مع هذه الثمرة يتسبب في وزنها الزائد عن الظاهر لك، في علم الكونيات فإن هذا الوزن الزائد هو المادة المظلمة.
ومنذ السبعينيات من القرن الماضي افترض العلماء أنه مثل المادة العادية، تمتلك المادة المظلمة جسيمات خاصة بها، كانت الأكسيونات أحد تلك الجسيمات، ويفترض العلماء أنها خفيفة الوزن جدا وضعيفة التفاعل مع المادة العادية، لذا لا يمكن لنا أن نرصد وجودها.
تجربة خاصة
وقد اقتراح العلماء عدة تجارب للبحث عن هذه الجسيمات، منها في عام 2019 تجربة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، التي سميت "تجويف المادة المظلمة ثنائي الانكسار"، وفيها تستخدم أدوات بصرية مشابهة لتلك الموجودة في مرصد "ليغو" لاكتشاف موجات الجاذبية.
وفي هذه التجربة يعتمد العلماء على خاصية استقطاب الضوء، وتعني تنظيم اهتزازات الضوء في اتجاه معين. الضوء العادي ينتشر في جميع الاتجاهات، ولكن عندما يتم استقطابه، يصبح اهتزاز موجاته محصورا في اتجاه محدد.
في هذه التجربة، يأتي الضوء باستقطابين، أفقي ورأسي. ومن المتوقع أن تقوم الأكسيونات، إذا كانت موجودة، بتحويل أحد الاستقطابين إلى الآخر.
ورغم فشل التجارب الأولى في إيجاد الأكسيونات، فقد أدت التجربة نفسها مهمتها بشكل ممتاز، كما أنها سمحت بتطوير الدقة لتشمل كتلا مختلفة متوقعة للأكسيونات، مما يعني إمكانية إيجاد الأكسيونات في تجارب العلماء المستقبلية.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الجزيرة

٠٤-٠٥-٢٠٢٥

• الجزيرة

انفجار نجمي يتسبب في تخليق الذهب بكتلة كواكب كاملة

اكتشف علماء الفلك مصدرًا لم يكن معروفًا من قبل لبعض أندر عناصر الكون، فقد تبين لهم أن توهجات عملاقة من النجوم المغناطيسية قد تكون مسؤولة عن تشكيل ما يصل إلى 10% من الذهب والبلاتين والعناصر الثقيلة الأخرى في مجرتنا. النجوم المغناطيسية نوع من النجوم النيوترونية التي تعد بقايا كثيفة جدا للنجوم الضخمة التي انفجرت في صورة مستعرات عظمى، لكن ما يميز النجوم المغناطيسية هو مجالها المغناطيسي القوي للغاية والذي يفوق مجال الأرض بتريليونات المرات. توهجات غير مسبوقة أحيانًا تُطلق النجوم المغناطيسية دفعات هائلة من الطاقة تُعرف باسم التوهجات العملاقة، هذه التوهجات قصيرة لا تدوم سوى بضع ثوانٍ، لكنها تُصدر طاقة تفوق ما تُصدره الشمس في مليون سنة. وفي ديسمبر/كانون الأول ٢٠٠٤، رصد العلماء وميضًا ساطعًا من نجم مغناطيسي، وبينما تم تحديد التوهج الأولي بسرعة، إلا أن إشارة ثانية أصغر، بلغت ذروتها بعد ١٠ دقائق، حيرت العلماء طوال عقدين من الزمن. وحاليا أكد باحثون في مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية التابع لمعهد فلاتيرون أن هذه الإشارة المتأخرة دلت على تشكل عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين بعد هذا التوهج. إعلان وبحسب الدراسة ، التي نشرها الفريق في دورية "أستروفيزكال جورنال ليترز"، فقد قدّر أن توهج عام ٢٠٠٤ وحده أنتج معادن ثقيلة تُعادل ثلث كتلة الأرض. عملية التقاط النيوترون السريعة ويرجع العلماء ما حدث إلى ما يسمى "عملية التقاط النيوترون السريعة"، وهي مجموعة من التفاعلات النووية المسؤولة عن تكوين ما يقرب من نصف العناصر الأثقل من الحديد، ومنها الذهب والبلاتين. خلال هذه العملية، التي تحدث في بيئات فلكية شديدة العنف وغنية بالنيوترونات، يتم التقاط عدد كبير جدا من النيوترونات بواسطة نواة ذرات مثل الحديد في وقت قصير جدا. لا تأخذ النواة وقتًا لتتحلل قبل أن تلتقط نيوترونًا جديدًا ولذلك اسمها "سريعة". وبعد التقاط عدد كبير من النيوترونات، تبدأ هذه النوى غير المستقرة بالتفتت إلى عناصر جديدة أكثر استقرارًا عن طريق ما سمي تحلل بيتا. في النهاية، نحصل على عناصر ثقيلة مثل: الذهب، والبلاتين، واليورانيوم.. وغيرها. وفي السابق، اعتقد العلماء أن عملية التقاط النيوترون السريعة تحدث بشكل رئيسي أثناء المستعرات العظمى أو اندماج النجوم النيوترونية، وفي عام ٢٠١٧ قدّم اصطدام نجمين نيوترونيين دليلًا مباشرًا على تكوين عناصر عبر عملية التقاط النيوترون السريعة. لكن الدراسة الجديدة أكدت أن التوهجات العملاقة من النجوم المغناطيسية تُهيئ أيضًا الظروف اللازمة لعملية التقاط النيوترون السريعة، مما يُتيح موقعًا جديدًا لتكوين العناصر الثقيلة في هذا الكون الواسع، ويفتح الباب لتقديرات أدق لنسب هذه العناصر.

الجزيرة

٠١-٠٥-٢٠٢٥

• الجزيرة

إرث لا يقدر بثمن.. نهب المتحف الجيولوجي السوداني

كشفت الهيئة العامة للأبحاث الجيولوجية "الذراع الفني لوزارة المعادن السودانية" عن نهب المتحف الجيولوجي التابع للهيئة، وفقدان معلومات تاريخية فنية للدولة السودانية تتعلق بالمعادن، البترول والمياه، ودراسات تفصيلية لإنشاء السدود والجسور المشيدة في السودان، ونهب معامل تابعة للهيئة. وقال المدير العام للهيئة أحمد هارون التوم في تصريح -للجزيرة نت- المتحف الجيولوجي متحف متكامل يحتوي على كل أنواع الصخور والمعادن، ومقتنيات أثرية مثل النيازك التي يبلغ وزنها نحو 1 طن و10 كيلوغرامات تتكون بنسب متفاوتة من المعادن، 95%حديد، 3% نيكل، و2%عناصر أرضية نادرة مثل يوتيريوم وثوريوم وتيتانيوم، تم نهبها واحتراق ما تبقى، موضحًا أنها ذات قيمة علمية عالية أكثر من كونها قيمة مادية حيث ظل المتحف مرجعًا وقبلة للباحثين وطلاب علوم الأرض من مختلف الجامعات. وحول المعلومات التاريخية التي فقدت يقول مدير الهيئة إنها تشمل كل المعلومات التاريخية الخاصة بالدولة السودانية عن المعادن والبترول والمياه وكانت محفوظة في مركز المعلومات بالهيئة، فقدت جراء الحرب والحريق الذي اندلع بالبرج مبديًا أسفه أنها كانت ورقية. وفي حديثه -للجزيرة نت- قال مسؤول الهيئة "الهيئة من المؤسسات التي تأثرت جدا بالحرب حيث فقدت متحركات خاصة بالهيئة وآليات ثقيلة معدات وماكينات حفر ومعمل الاستخلاص المعدني وكانت بورشة مركزية في مدينة بحري ووجدت خاوية تماما". وتابع "أما رئاسة الهيئة في الخرطوم جوار القصر الجمهوري فكانت تضم مركزا لأبحاث الزلازل ومعامل جيوفيزيائية، معامل التحليل الكيمائي، معامل قطع وصقل الصخور ومعامل الأحجار الكريمة والتحليل الكيمائي ومعامل طحن وتجهيز العينات، جميع المعامل تم تدميرها تمامًا وسرقة ما تبقى من الأجهزة والمعدات الخاصة بالمعامل". وأوضح "هذه المعامل تاريخية كانت تحلل لكل قطاع التعدين في السودان، بجانب معمل الجيوتقنية وهو معمل خاص بالبنية التحتية تم فيه تحليل التربة وإجراء الدراسات التفصيلية لإنشاء السدود والطرق والجسور التي شُيّدت وتمت في السودان، هذه الدراسات فقدت بعد التدمير الكامل الذي تعرض له المعمل". وتابع المسؤول "تعتبر الهيئة ذات إرث معلوماتي يعود إلى 1905، وتقوم بجميع الأبحاث الجيولوجية للمعادن سواء كانت ثمينة، نادرة أو صناعية، وإعادة تأهيل هذه المعامل يحتاج إلى جهد كبير من الدولة أكبر من قدرة وزارة المعادن والهيئة العامة للأبحاث الجيولوجية". إعلان يذكر أن الحرب التي اندلعت منتصف أبريل/نيسان 2023 أدت إلى فقدان السودان إرثا تاريخيا من متاحف الدولة وهيئات ومراكز بحثية، واتهمت الحكومة السودانية الدعم السريع بتدمير واستهداف المتاحف السودانية في الخرطوم ونهب مقتنياتها التي تؤرخ لحضارة تمتد لـ7 آلاف عام، بجانب تعرض المحفوظات الأثرية في المتحف القومي للنهب والتهريب عبر اثنين من دول الجوار، وعدت ذلك جريمة حرب متوعدة بمحاسبة المسؤولين عن ما وصفته بـ"الجرائم".

الجزيرة

٢٥-٠٤-٢٠٢٥

• الجزيرة

محيطات الأرض بالكامل كانت خضراء يوما ما

في دراسة نشرتها دورية "نيتشر إيكولوجي آند إيفولوشن"، قدّم باحثون يابانيون حُجة دامغة على أن محيطات الأرض التي تبدو اليوم زرقاء، كانت في الماضي السحيق ذات لون أخضر. ويعتقد الباحثون أن ذلك حصل في العصر الأريكي، وهو من العصور الجيولوجية السحيقة، حيث امتد من 4031 إلى 2500 مليون سنة مضت، وهي فترة خلت فيها أجواء الأرض ومحيطاتها من غاز الأكسجين، وظهرت فيها أيضًا أولى الكائنات الحية التي تُولّد الطاقة من ضوء الشمس، والتي استخدمت عملية التمثيل الضوئي اللاهوائي، مما جعلها قادرة على القيام بذلك في غياب الأكسجين. المحيطات الزرقاء ويقول البروفيسور سيدريك جون، أستاذ ورئيس قسم علوم البيانات للبيئة والاستدامة، جامعة كوين ماري في لندن، في تصريحاته الخاصة للجزيرة نت: "يعود سبب ظهور المحيط باللون الأزرق، في الوقت الحالي، إلى تفاعل ضوء الشمس مع الماء.. ويضيف جون أنه "من المعروف أن ضوء الشمس يحتوي على جميع الألوان، وعند وصوله إلى المحيط يمتص الماء الألوان المختلفة بشكل مختلف، على سبيل المثال، يمتص الماء الألوان الأحمر والبرتقالي والأصفر بسرعة أكبر، وعند الغوص في المحيط يتغلغل الضوء الأزرق في أعماق المحيط ويتشتت، وبالتالي فإن تشتت الضوء الأزرق الذي يعود إلى أعيننا هو ما يجعله أزرق". ويقول المؤلف الرئيسي للدراسة تارو ماتسيو، الباحث من جامعة ناغويا في اليابان في تصريح خاص للجزيرة نت "منذ ظهور البكتيريا الزرقاء، ازدادت أكسدة بيئة سطح الأرض تدريجيا، بما فيها المحيطات". اخضرار المحيطات وكشفت عمليات المحاكاة الحاسوبية التي قام بها الباحثون في جامعة ناغويا، أن الأكسجين المُنبعث من عملية التمثيل الضوئي المبكرة أدى إلى تركيز عالٍ من جزيئات الحديد المؤكسد بما يكفي لتحويل مياه السطح إلى اللون الأخضر. وجاء اكتشاف اخضرار المحيطات في الماضي السحيق، من خلال ملاحظة المياه المحيطة بجزيرة إيو جيما البركانية اليابانية، والتي تتميز بصبغة خضراء مرتبطة بنوع من الحديد المؤكسد، كما تزدهر الطحالب الخضراء المزرقة في المياه الخضراء المحيطة بالجزيرة. وذكرت الدراسة أنه وقبل ظهور عملية البناء الضوئي والأكسجين، احتوت محيطات الأرض على الحديد المُذاب المُختزل (الحديد المُترسب في غياب الأكسجين)، حيث أدى الأكسجين المُنطلق من ظهور عملية البناء الضوئي في العصر الأريكي إلى تأكسد الحديد في مياه البحر. ويقول جون في تصريح خاص للجزيرة نت "إن السبب الرئيسي الذي أدى الى أن تأخذ مياه المحيطات اللون الأخضر، يعود إلى وجود أشكال مختلفة من الحديد المؤكسد، إذ إن وجود مواد كيميائية مختلفة، مثل الحديد، يُغير طيف امتصاص الماء". ويقول ماتسيو "بعد ظهور البكتيريا الزرقاء، وهي من أقدم الكائنات الحية على كوكب الأرض، وتتميز بقدرتها على إجراء التمثيل الضوئي، كما تلعب دورًا رئيسيًا في إنتاج الأكسجين في الغلاف الجوي وتحسين جودة المياه، بدأت المياه الضحلة بالتأكسد خلال العصر الأريكي، محولةً الحديد المؤين إلى هيدروكسيد الحديد، الذي ترسّب بعد ذلك". وعندما يبقى هيدروكسيد الحديد عالقًا في المياه السطحية، فإنه يمتص كلًّا من الأطوال الموجية الزرقاء والحمراء (بواسطة هيدروكسيد الحديد والماء، على التوالي)، بينما يُشتّت الضوء الأخضر بكفاءة، ونتيجة لذلك، بدت المحيطات خضراء خلال هذه الفترة الانتقالية بين حالتي الاختزال والتأكسد. هل يمكن أن يتغير لون المحيطات مجددًا؟ ويقول جون "إذا تغيرت التركيبة الكيميائية للمحيط، فسيتغير لونه أيضًا، لكن من غير المرجح أن يحدث هذا قريبًا" ويعلق ماتسيو "وفقًا لدراسة نُشرت في دورية " نيتشر" عام 2023، يمكن أن يتغير لون المحيطات تدريجيًا على مدار فترات زمنية جيولوجية، بالإضافة إلى ذلك، قد تتكرر تفاعلات الأكسدة والاختزال استجابة للتغيرات البيئية، حيث إنه معروف أن ظواهر محلية مثل "المد الأزرق" تُحفزها عمليات الأكسدة والاختزال هذه. علاوة على ذلك، تشير دراسة أخرى نُشرت في " نيتشر جيوساينس" إلى أن حالة أكسدة سطح الأرض قد تنخفض خلال الـ5 مليارات سنة القادمة بسبب زيادة الإشعاع الشمسي، مما قد يُحفز تفاعلات أكسدة واختزال واسعة النطاق -وبالتالي، تغيرات في لون المحيط – مرة أخرى. ويقول البروفيسور سيدريك جون "إذا تغيرت التركيبة الكيميائية للمحيط، فسيتغير لونه أيضًا، لكن من غير المرجح أن يحدث هذا قريبًا، فالتركيب الكيميائي للمحيطات مستقر نسبيًا، لذا يتطلب حدوث بعض التغييرات المهمة".