پژوهشگران مرکز CERN به دنبال فوتون تاریک و کشف ماهیت ماده تاریک

پژوهشگران سرن (CERN) در جستجوی ذره ای به نام فوتون تاریک که خصوصیاتی مشابه با نور دارد، به دنبال برملا کردن اسرار ماده تاریک هستند.

پژوهشگران مدت هاست به دنبال پیدا کردن منشأ ماده تاریک هستند ولی پیدا کردن این ماده مرموز در بیشتر اوقات بدون واکنش آن با ماده بسیار سخت است. پژوهشگران سازمان اروپایی پژوهش های هسته ای یا به اختصار سِرن، معتقدند فوتون تاریک (Dark Photon) می تواند به آنها در پیدا کردن منشأ ماده تاریک کمک کند.

فوتون های معمولی ذراتی بنیادی هستند که نیروی الکترومغناطیس (نور و امواج رادیویی) را منتقل می کنند. دانشمندان عقیده دارند اثر ماده تاریک ناشی از نیروی یک ذره فرضی است که توسط دانشمندان فوتون تاریک نامگذاری شده است.

با اینکه تحقیقات دانشمندان آلمانی در آزمایش HADES برای پیدا کردن ردی از فوتون تاریک موفقت آمیز نبوده، ولی با این وجود پژوهشگران مرکز سرن در آزمایشی جداگانه به نام NA64 به دنبال اثری از این ذره هستند. در این آزمایش به کمک شتاب دهنده پروتون اس پی اس (SPS)، اشعه ای با قدرت ۱۰۰ الکترون ولت به هدف شلیک و نتایج برخورد تحلیل شد.

در صورت بوجود آمدن فوتون های تاریک، این ذرات با دیواره محیط آزمایش برخورد نکرده و با انرژی ناچیز به اتر (Ether) وارد می شوند. دانشمندان از میزان انرژی تولید شده در محیط آزمایش پس از شلیک اشعه آگاهند بنابراین اگر از مقدار مدنظر کمتر باشد به ایجاد فوتون های تاریک پی می برند.

عدم تولد فوتون تاریک به معنای عدم وجود آن در بازه انرژی تولیدی در آزمایشگاه است

در پروژه NA64 نتایج صدها میلیون شلیک که بین سال های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۸ انجام شده بودند مورد تحلیل قرار گرفتند، ولی اثری از فوتون تاریک یافت نشد. البته این موضوع به معنی عدم وجود فوتون تاریک نیست، بلکه به معنی ایجاد نشدن آن در بازه انرژی آزاد شده در محیط آزمایش است. از نتایج این تحقیق پژوهشگران نتیجه گرفتند که واکنش میان فوتون ها و فوتون های تاریک، بسیار ضعیف تر از چیزی بوده که قبلاً تصور می شده است.

چندین دهه است که دانشمندان به دنبال پیدا کردن منشأ ماده تاریک هستند. وجود این ماده مرموز و نامرئی را تنها می توان به کمک واکنش آن با نور و ماده فهمید. تاکنون چندین آزمایش برای پیدا کردن این ماده انجام شده ولی همگی ناموفق بوده اند.

دانشمندان از نتایج بدست آمده در این آزمایش ها می توانند آزمایشات آینده را دقیق تر انجام دهند. با بهبود امکانات شتاب دهنده SPS در سال ۲۰۲۱، احتمال دارد آزمایشات جدیدی انجام شده و سرانجام فوتون تاریک متولد شود.