يقوم الباحثون بإحباط جوانب كاشف فائق الحساسية مصمم لالتقاط الضوءتشكلت الجسيمات الأولى في الكون بعد انفجار كتلة ساخنة وكثيفة. يعتقد الفيزيائيون أنه في ظل الظروف القاسية للانفجار العظيم ، تحول الضوء إلى مادة: إلكترونات وبروتونات ونيوترونات ، والتي أصبحت فيما بعد جزءًا منا.
لكن الفيزيائيين ليسوا متأكدين من كيفية حدوث هذا التحول بالضبط. في التسعينيات ، أظهر الفيزيائيون أنه يمكنهم تحويل الضوء إلى مادة عن طريق اصطدام شعاعين من الإشعاع بطاقة عالية للغاية. ووجدوا أيضًا أن الضوء في نفس الوقت يخلق كمية مساوية من المادة المضادة. كانت الجسيمات الأولى من المادة هي الالتقاء بأقاربهم من مجال المادة المضادة والإبادة. انفجار - وليس هناك المزيد من المادة.
ولكن من الواضح أن هناك مسألة. لسبب ما ، بعد الانفجار العظيم ، تكونت المادة أكثر من المادة المضادة ، ولا يعرف الفيزيائيون السبب. يقول الفيزيائي دون لينكولن من
فيرميلاب: "هذا أحد أكبر أسرار الكون".
على مدى السنوات الخمسين الماضية ، في المختبرات والمعادلات ، بحثوا عن عمليات تنتج مادة أكثر من المادة المضادة. مرشح واحد: عملية مشعة متوقعة يتم فيها تحويل نيوترون إلى بروتونين في الذرة. يعتقد المنظرون أنه في هذه العملية ، والمعروفة باسم
تحلل بيتا مزدوج النيوترينولس ، ينشأ إلكترونان ولا مادة مضادة. تظهر قطعتان جديدتان من المادة في الكون ، وينبغي أن تكون الكواشف قادرة على اكتشافها. إذا حدثت هذه العملية عدة مرات بعد الانفجار العظيم ، فيمكن أن توضح من أين جاءت هذه المادة الإضافية.
لكن ها هو الصيد: لم يسبق لأحد أن رأى أي نيوترون يتحول إلى بروتونين. يتضح من التجارب والحسابات السابقة أنه من المرجح أن تحدث هذه العملية في ذرات معينة ، على سبيل المثال ، في ذرات الجرمانيوم والزينون. عندما يصبح نيوترون بروتونات في ذرة الجرمانيوم ، تتحول الذرة إلى عنصر جديد ، السيلينيوم. في بحث نشر حديثًا في دورية Nature ، يستخدم الباحثون البيانات من كاشفهم الفائق الحساسية لحساب أن نصف بلورة الجرمانيوم يستغرق السيلينيوم خلال هذا التحلل أكثر من 10 سنوات. هذا كوادريليون مرة عمر الكون. قال الفيزيائي بيتر جرابماير ، أحد المشاركين في تجربة أداة
الكشف عن الجرمانيوم (GERDA) وأحد مؤلفي هذا العمل: "هذا في الواقع حدث نادر جدًا".
Grabmeir لا يخشى مثل هذه الفرص. للتأكد من حدوث مثل هذه العملية ، ليس من الضروري تحويل نصف البلورة إلى السيلينيوم. من الضروري الكشف عن تحلل عدد قليل من الذرات. إذا تحولت أي ذرة من بلورة الجرمانيوم التي يبلغ وزنها 36 رطلاً إلى السيلينيوم ، فستكون قادرة على اكتشاف طاقة إلكترونين يظهران ، والتي ستبدو مثل الضوء في التصادم مع الكاشف. لمنع مصادر الإشعاع الأخرى ، مثل الأشعة الكونية ، من التأثير على الكاشف ، تم وضع بلورة الجرمانيوم في خزان مع الأرجون السائل ، على عمق 1400 متر تحت جبل في وسط إيطاليا.
هناك احتمال بأنهم لن يكتشفوا هذه العملية أبدًا ، كما يقول لينكولن. يقول: "لكن هذا مجرد رأي". - لن أدعمه. لن أفاجأ إذا كانت مثل هذه التجربة ستدحض حدسي ".
في غضون ذلك ، يستكشف الفيزيائيون عمليات أخرى يمكن أن تفسر حقيقة أن الكون يتكون من مادة. على وجه الخصوص ، يريدون العثور على جميع الاختلافات بين المادة المضادة والمادة ، لأن أي تعارض يمكن أن يفسر لماذا تبين أن مصائرهم في الكون المبكر كانت مختلفة. في ديسمبر الماضي ، قامت تجربة ألفا في CERN بقياس الخصائص المضادة للهيدروجين ، لكنها لم تجد اختلافات غير متوقعة عن الهيدروجين. في كانون الثاني / يناير ، اكتشفت تجربة الجمال في مصادم هادرون الكبير أنه خلال اضمحلال جسيم يسمى
لامدا باريون ، لا تتطاير منتجات الاضمحلال في زوايا مثل نظيرتها من المادة المضادة.
في السنوات العشر المقبلة ، تخطط Fermilab لبناء مسرع جسيمات تحت الأرض بطول 1300 كم من إلينوي إلى داكوتا الجنوبية - تجربة أعماق النيوترينو تحت الأرض (DUNE) [تجربة عميقة تحت الأرض مع النيوترينوات]. يقول لينكولن إن الهدف من التجربة هو إطلاق أشعة من النيوترينوات ومضادات النيوترينو لمسافات طويلة. إذا كانت النيوترينوات تتصرف بشكل مختلف عن مضادات النيوترينو ، فإن ذلك يمكن أن يساعد في الكشف عن سبب آخر لوجود مادة في الكون أكثر من المادة المضادة.
يقول Grabmeir إن عمليات البحث هذه ستكون مفيدة ، حتى لو لم يجدوا أي شيء. هدفهم هو فهم القواعد التي يعمل الكون من خلالها. إذا لم تكن العملية التي يعتبر Grabmeyr من المعجبين بها موجودة ، فيمكن استخدام هذه الحقيقة نفسها لاستبعاد العديد من الفرضيات المقترحة الآن.
تخطط مجموعة Grabmeyer لمراقبة ألمانيا وعلامات التحلل الإشعاعي لمدة عامين آخرين. في النهاية ، يريدون استخدام ما يصل إلى طن من الجرمانيوم في كاشفهم. المزيد من ألمانيا - من المرجح أن ترى الاضمحلال. يقول جرابميير: "في مرحلة ما سنجده". لكن في الوقت الحالي ، إنهم ينتظرون فقط.