تمييز المادة المظلمة عن النيوترينوهات

من المتوقع أن تكشف تجارب التي تقام في أرجاء متفرقة من العالم عن إشارة عن جسيمات المادة المظلمة التي تتصادم مع النوى.

يُمكن لهذا البحث عن المادة المظلمة أن يُسجل تصادمات للنيوترينوهات القادمة من الشمس و المصادر الفلكية الأخرى. كما أن هذه الخلفية النيوترينوية يُمكن أن تصبح عامل رئيسيا في تجارب المادة المظلمة المستقبلية. 


في حين يقترح بحث جديد أجراه Julien Billard و زملاؤه من معهد ماساشوستس للتكنولوجيا، كيفية التمييز بين إشارات النيوترينوهات و المادة المظلمة من خلال استخدام أنواع متعددة من المواد الكاشفة.

حاليا يعد جسيمٌ ضعيف التفاعل مع المادة و ذي كتلةٍ يُعرف بـ WIMP المرشحَ المرجح ليكون المادة المظلمة، و قد تم التنبؤ به من قبل نماذج محددة في فيزياء الجسيمات سابقا. تظل كتلة WIMP غير معروفة إلى الآن، لكن من المتوقع أن تتراوح بين ضعف كتلة البروتون إلى 1000 ضعف. خلال عمليات البحث المباشرة عن المادة المظلمة يتم استخدام كواشف حساسة لإشارة النوى الناتجة عن التصادم مع WIMP.

و مع استمرار التزايد في دقة الأبحاث، فمن المتوقع أن نكون قادرين في النهاية على الكشف عن الإشارات النووية الناتجة عن النيوترينوهات القادمة من الشمس، و السوبرنوفات البعيدة، و تفاعلات الأشعة الكونية في الغلاف الجوي. كما أنه في دراسة سابقة، برهن نفس المؤلفين على أن أحداث النيوترينوهات هذه يُمكن أن تحاكي إشارة المادة المظلمة، مما يجعل من عملية قياس وجود الـ WIMPs أمرا أكثر صعوبة في مجالات الكتل المنخفضة.

و رغم هذا، فإن المؤلفين حاليا قد أشاروا إلى بضعة طرق من أجل فصل الخلفية النيوترينوية (neutrino background). فتفاعلات الـ WIMP يمكن أن تعتمد على السبين بشكل خاص، في حين لا تعتمد تفاعلات النيوترينوهات على ذلك، لذلك فإن المقارنة بين كواشف مؤلفة من مواد مختلفة (على سبيل المثال، تلك التي تمتلك سبينات نووية مختلفة)، يُمكن أن تحسن من الحساسية الإجمالية للكشف عن إشارات المادة المظلمة النقية، كما يمكن أن يصل عامل التحسن هذا في بعض الأحيان إلى 50، مما يجعل من عملية الكشف أمرا ممكنا بصرف النظر عن الخلفية النيوترينوية.

و قد تم نشر هذا البحث في مجلة Physical Review D.

المصدر : ناسا بالعربي- NASA In Arabic 
المترجم:همام بيطار.
المدقق:زينب اوزيان.
مراجعة الترجمة والتدقيق: مي الشاهد.