فیزیکدانان دانشگاه هاروارد در دستاوردی بزرگ موفق به ساخت ذره افسانه‌ای اکسیون در آزمایشگاه شدند. این ذره می‌تواند رازهای موجود در بسیاری از ابعاد پنهان جهان هستی را فاش کند.

با وجود تمامی پیشرفت‌هایی که مرتب در اخبار علمی می‌بینیم، هنوز جزئیات بسیار مهمی در مورد جهان هستی هستند که به‌صورت یک معما باقی مانده‌اند. یکی از این موارد به اکسیون مربوط می‌شود. ذره‌ای که برای دهه‌ها دانشمندان را درگیر خود کرده است. این ذره را می‌توان کلید حل بسیاری از مشکلات علمی بشر دانست. ساخت ذره اکسیون در آزمایشگاه گام بزرگی در این راستا محسوب می‌شود.

ساخت شبه‌ذره اکسیون یک گام بزرگ برای پرده‌برداری از ماده تاریک

در دهه ۱۹۷۰ میلادی بزرگان علم فیزیک درگیر تناقضی به‌نام مشکل سی‌پی قوی بودند. ظاهرا هیچ راه‌حلی برای توضیح مشکل وجود نداشت. در نهایت دو دانشمند به‌نام‌های روبرتو پچی و هلن کوئین احتمال وجود یک ذره بنیادی فرضی به‌نام اکسیون را به‌عنوان راه‌حل مشکل ارائه دادند. اکسیون می‌توانست پاسخی جذاب باشد. بعدها دانشمندان حتی متوجه شدند که ویژگی‌های اکسیون با ماده تاریک نیز همخوانی دارد.

مشکل اینجاست که در طول دهه‌های گذشته هیچ‌کس نتوانسته وجود اکسیون را اثبات کند. به همین‌خاطر اکسیون به‌عنوان تکه پازل گمشده ماده تاریک شناخته می‌شود. هرچند دستاورد خیره‌کننده پژوهشگران دانشگاه هاروارد و کینگز کالج لندن می‌تواند راهی را به‌سمت آینده‌ای جذاب باز کند.

اگر بخواهیم کمی دقیق‌تر باشیم. دانشمندان موفق به ساخت نسخه‌ای شبیه‌سازی شده از ذره اکسیون شده‌اند. این شبه‌ذره می‌تواند امکان بررسی رفتار اسرارآمیز ذره اکسیون را فراهم کند. ذره تازه متولد شده تا حد بسیار زیادی شبیه اکسیون رفتار می‌کند. در نتیجه اگرچه هنوز موفق به مشاهده ذره اکسیون در جهان هستی نشده‌ایم، اما می‌توانیم اطلاعات بیشتری از آن به‌دست آوریم.

ایده ساخت نسخه‌ای شبیه‌سازی شده از ذره اکسیون برای اولین‌بار در سال ۲۰۱۰ پیشنهاد شد. هرچند که در سال ۱۵ سال گذشته هیچکس موفق به عملی کردن آن نشده بود. در نهایت نیز تیم مشترک دانشگاه هاروارد و کینگز کالج لندن توانستند با استفاده از لایه‌های نازک ماده‌ای به نام منگنز بیسموت تلورید موفق شوند. جالب است بدانید که خود این ماده اولین‌بار در سال ۲۰۱۹ ترکیب شده است.

این ماده دارای ویژگی خاصی است که باعث می‌شود میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی با هم مرتبط شوند. در واقع وقتی یک میدان الکتریکی به لایه‌ای از منگنز بیسموت تلورید وارد شود، سبب شکل‌گیری خاصیت مغناطیسی خواهد شد. شبه‌ذره اکسیون زمانی ایجاد می‌شود که الگوی خاصی از نوسان بین میدان الکتریکی و مغناطیسی برای مدتی پایدار بماند.

در این موقعیت می‌توان رفتار ذره واقعی اکسیون (در صورت وجود) را نیز متوجه شود. بر پایه نظریه‌های کنونی فیزیک، پس از تعامل ذره اکسیون با یک میدان مغناطیسی قوی باید شاهد تبدیل شدن آن به یک میدان الکتریکی نوسانی باشیم. در نتیجه عملا یک فوتون (ذره سازنده نور) ایجاد می‌شود.

پژوهشگران برای ساخت نسخه مشابه ذره اکسون از لیزر برای ایجاد یک مگنون (موجی مغناطیسی با توانایی گذشتن از درون ماده) بهره بردند. در گام بعدی از یک لیزر دیگر برای بررسی خاصیت مغناطیسی ماده استفاده شد. این اتفاق باعث شد که الگوی خاصی از نوسان بین میدان الکتریکی و خاصیت مغناطیسی آشکار شود که ویژگی اصلی اکسیون است.

البته در گذشته دانشمندان نشانه‌‌های غیرمستقیمی از وجود شبه‌ذرات اکسیون را در مواد مختلف یافته بودند، اما این یافته‌ها آنقدر قوی نبودند که بتوانند قابل استناد باشند. هرچند یافته‌های جدید دانشمندان در این آزمایش کاملا قطعی و غیرقابل انکار است. این احتمال وجود دارد که یافته دانشمندان هاروارد در آینده در زمره ۱۰ کشف علمی برتر تاریخ قرار گیرد.

بیشتر بخوانید