كيف تساهم الساعات الذرية في حل لغز المادة المظلمة

كيف تساهم الساعات الذرية في حل لغز المادة المظلمة

المادة المظلمة، التي تشكل 85٪ من كل المادة في الكون والتي يمكن ملاحظة آثارها، لا يمكن اكتشافها مباشرة، هي لغز ابتلي بالباحثين لعقود، ويتعاون الخبراء من أجل هذا الحل لفترة طويلة. يبقى لغزا بإرسال ساعات ذرية إلى الفضاء.

استخدام الساعات الذرية في الفضاء

تشير الساعات الذرية إلى الوقت عن طريق قياس التذبذبات السريعة للذرات وتستخدم بالفعل في الفضاء لتنشيط نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وفي المستقبل يمكن أن تساعد الساعات الفضائية في التنقل في المركبات الفضائية وتوفير روابط لديوك الأرض.

تخبر جميع الساعات الوقت باستخدام شكل متكرر من العمليات مثل البندول المتأرجح، لكن الساعات الذرية تستخدم تقنية الليزر لمعالجة وقياس التذبذبات السريعة للغاية للذرات ؛ على سبيل المثال، ساعة تعتمد على ذرات السترونشيوم تدق 430 تريليون مرة في الثانية، والساعات الذرية أكثر دقة من أي جهاز ميكانيكي.

من الناحية التاريخية، يمكن أن تشغل الساعات الذرية حجم مكتبين، لكن التطورات الحديثة في الدقة وقابلية النقل تعني أن بعض الساعات الذرية يمكن الآن وضعها في شاحنة، فإن الساعة الذرية للفضاء العميق التابعة لناسا أصغر حجمًا، بحجم محمصة الخبز.

ومع ذلك، فقد تم تطوير ساعات مختلفة في الخمسة عشر عامًا الماضية بناءً على ترددات أعلى بكثير ؛ على سبيل المثال، ساعات الضوء، وهي أكثر دقة ولن تفقد ثانية في مليارات السنين.

كيف تكتشف الخواص الغامضة للمادة المظلمة؟

سيرسل البحث المقترح ساعات فضائية أقرب من عطارد، وهي منطقة يعتقدون أنها تحتوي على المزيد من المادة المظلمة التي يجب اكتشافها، وتشمل هذه الساعات الذرية والنووية والجزيئية، والمعروفة باسم أجهزة الاستشعار الكمومية، والتي هي قيد التطوير حاليًا.

قال الفيزيائيون إن هذا مستوحى من مسبار باركر الشمسي، وهي مهمة ناسا مستمرة أرسلت مركبة فضائية أقرب إلى الشمس من أي مركبة فضائية أخرى ذهبت من قبل لأنها لا علاقة لها بأجهزة الاستشعار أو الساعات الكمومية، لكنها أظهرت أنها قريبة. يمكن إرسال القمر الصناعي بالقرب من الشمس، للكشف عن الظروف الجديدة والتوصل إلى اكتشافات أقرب بكثير إلى الشمس.

الهدف من الدراسة هو البحث عن مادة مظلمة فاتحة للغاية، والتي يعتقد الباحثون أنها قد تشكل منطقة ضخمة تشبه الهالة ة بالشمس. يعتمد التأثير على الذرات التي تستخدمها الساعة، ثم يتتبع الباحثون الاختلافات في الساعات للبحث عن المادة المظلمة.

المادة المظلمة لها خصائص محددة جدًا وهي مادة مظلمة محددة جدًا يمكن اكتشافها بواسطة الساعات، ما يمكن ملاحظته هو نسبة هاتين الترددين على مدار الساعة لأنه في حالة وجود مثل هذه المادة المظلمة، يجب أن تتقلب هذه النسبة ويتضح أن الساعات النووية بناءً على مستويات الطاقة النووية بدلاً من مستويات الطاقة الذرية هي الأفضل لهذا البحث. قد يكون الوقت المناسب.

حل لغز المادة المظلمة باستخدام الساعات الذرية

المادة المظلمة هي الاسم الذي يطلقه الفيزيائيون على المكون الغامض للكون والذي يكون وجوده وتأثيره جاذبيًا وضروريًا لتفسير حركة النجوم داخل المجرات بشكل كامل، حيث يُقدر أنها تشكل حوالي 27 بالمائة من الكتلة الكلية. وقد تتكون طاقة الكون من مادة مظلمة تشكل 85٪ من كتلتها وحدها، ولم يتم اكتشاف المادة المظلمة بشكل مباشر.

لكن يعتقد العلماء أن جسيمات المادة المظلمة ذات الكتل الصغيرة جدًا يمكن أن تسبب تذبذبات في ثوابت الطبيعة ذاتها.على وجه التحديد، يُعتقد أن ما يسمى بالمادة المظلمة جدًا يمكن أن يغير كتلة الإلكترون وقوة تفاعله. القوة الكهرومغناطيسية والنتيجة هي أن المادة المظلمة يجب أن تغير بشكل طفيف التحولات بين الحالات المختلفة، سواء في الذرات أو في النواة.

هذا هو المكان الذي تلعب فيه الساعات الذرية، هذه الساعات المتقدمة تتبعها بدقة من خلال قياس إثارة الذرات. المحفز هو قصف الذرات بالفوتونات التي تنتج عندما يتردد صدى بلورة الكوارتز، تمامًا مثل الساعات في منزلك.

بلورات الكوارتز مناسبة للساعات التقليدية، لكن معدل اهتزازها يمكن أن يتأثر بالظروف البيئية ويمكن أن تفقد كل ساعة جزء من المليار من الثانية. يمكن أن تثير عنصرًا ذريًا.

يتم إطلاق هذه الموجات الدقيقة على الذرات، ويتحقق الكاشف المغناطيسي من أن عددًا كافيًا من الذرات قد تم تحمسه بالفعل في حالة طاقة أعلى. إذا تم الاحتفاظ بالمذبذب بالتردد الصحيح، فيمكنه حساب كل اهتزاز في البلورة لتحديد مرور الوقت، تمامًا كما تقيس الساعات الكلاسيكية تذبذبات البندول.

Similar Posts

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *