نموذج جديد للمادة المظلمة قد يتجاوز حدود الكشف التقليدية

في إنجاز علمي واعد، اقترح فريق من الفيزيائيين في معهد الفيزياء بجامعة ساو باولو نموذجًا جديدًا لسلوك المادة المظلمة (Dark Matter) في ظل وجود الطاقة المظلمة (Dark Energy)، يتماشى مع الملاحظات الفلكية الحالية، النموذج، الذي نُشر مؤخرًا في مجلة Journal of High Energy Physics، يقوم على تصور لمادة مظلمة غير مرنة (Inelastic DM) ناتجة عن جسيمات خفيفة تتفاعل بشكل جماعي عبر وسيط فيكتوري ضخم.

ويُعتقد أن هذا الإطار النظري الجديد قد يوفر مخرجًا للتغلب على التحديات التجريبية التي عطّلت حتى الآن إمكانية اكتشاف المادة المظلمة، ما يمنح العلماء أداة جديدة لفهم “الكتلة المفقودة” في الكون، الباحثون يرون في هذا النموذج احتمالًا “ثوريًا” يمكنه تغيير طريقة تحليل فيزياء الجسيمات مستقبلًا.

النموذج يقترح أن المادة المظلمة المستقرة الثقيلة تنشأ عن مادة مظلمة خفيفة غير مستقرة، وتُعرف هذه الظاهرة بـ”التجمّد الحراري” (thermal freeze-out)، حيث تتباطأ الجسيمات تدريجيًا وتتوقف عن التفاعل مع مرور الوقت في الكون المبكر، ما يميز هذا النموذج هو أنه لا يفترض تفاعل المادة المظلمة مع المادة المرئية فقط، بل مع بعضها البعض أيضًا، ما يفتح آفاقًا لرصدها من خلال نوافذ رصد جديدة.

ولتفسير سبب عدم رصد المادة المظلمة حتى الآن، يشير النموذج إلى أن الجسيم غير المستقر χ2 يتحلل إلى نوع من الجسيمات التي لا تؤثر على إشعاع الخلفية الكونية (CBR)، وبالتالي لا تصدر إشارات يمكن رصدها حاليًا، هذا يجعل النموذج متوافقًا مع القيود الفيزيائية والفلكية الراهنة، ويتفادى الافتراضات المبسطة التي تفترض مادة مظلمة “فانيلا” (تقليدية).

الوسيط الخفيف ZQ يعمل كبوابة بين “القطاع المظلم” والمادة العادية (SM)، وقد يكون هذا الجسر هو الحلقة المفقودة التي توصل العلماء لفهم أعمق لتركيب الكون، يحدد الخط الأسود في فضاء المعلمات المنطقة التي قد تختبئ فيها المادة المظلمة بعيدًا عن أجهزة الرصد.

البحث عن المادة المظلمة: من “حدود الاكتشاف” إلى “حدود الكثافة”

توصي الدراسة بتحوّل جذري في منهجية البحث عن المادة المظلمة، بدلًا من الاعتماد فقط على الأجهزة الفائقة الحساسية التي تترصّد الإشارات النادرة، يجب أن تتجه البحوث نحو “حدود الكثافة”، أي التركيز على القياسات الدقيقة للكشف عن أي شذوذ في السلوك الجسيمي.

ومن المقرر أن تُستخدم أداة إلكترونية جديدة في التجارب المستقبلية لاستكشاف هذه الزوايا الغامضة من فيزياء الجسيمات. ويأمل الباحثون أن تكون هذه المقاربة الجديدة بداية لفهم أكثر واقعية للمادة المظلمة، أحد أكبر ألغاز الكون حتى الآن.