ابزاری بی‌رحم برای یافتن ماده‌ی تاریک
ابزاری بی‌رحم برای یافتن ماده‌ی تاریک
مجله علمی ایلیاد - ذرات بوزون فوق سبک یا همان ذرات فرضی که کمتر از یک میلیاردم جرم الکترون جرم دارند، می‌توانند مسئول ماده‌ی تاریک موجود در کیهان باشند. در یک مطالعه‌ی جدید، تیمی بین‌المللی از فیزیکدانان با استفاده از سیاه‌چاله‌هایی که با سرعت بالا دوران می‌کنند، به جستجوی بوزون‌های فوق سبک پرداخته‌اند.
ابرهای حاوی ذرات بوزون فوق سبک، می‌توانند در اطراف سیاه‌چاله‌هایی که با سرعت دوران می‌کنند و قطر آن‌ها با طول موج ذرات بوزون قابل مقایسه است، شکل بگیرند. این ابرها مومنتوم زاویهای را از سیاه‌چاله برداشت می‌کنند. این مومنتوم به صورت مشخصه‌ای که به جرم ذرات بوزون و جرم و سرعت دوران سیاه‌چاله بستگی دارد، درمی‌آید. بنابراین اگر جرم و سرعت دوران یک سیاه‌چاله اندازه‌گیری شود، می‌توان به کمک آن وجود و عدم وجود بوزون‌ها را اثبات کرد.
دکتر «کوان یونگ» از دانشگاه ام‌آی‌تی، می‌گوید: «اگر بوزون‌ها وجود داشته باشند، انتظار داریم سیاه‌چاله‌های قدیمی با جرم مناسب و سرعت دوران کم در نزدیکی آن‌ها وجود داشته باشند، زیرا ذرات بوزون اکثر مومنتوم آن را برداشت کرده‌اند. بنابراین اگر سیاه‌چاله‌ای با سرعت دوران زیاد پیدا کنیم، نشان از عدم وجود ذرات بوزون در اطراف آن می‌دهد.»
محققین در این مطالعه ۴۵ جفت سیاه‌چاله را مورد بررسی قرار داده‌اند. جرم این سیاه‌چاله‌ها بین ۱۰ تا ۷۰ برابر جرم خورشید است و به این ترتیب می‌توان جرم ذرات بوزون دارای برهمکنش با این سیاه‌چاله‌ها را نیز اندازه‌گیری کرد. محققین برای هر کدام از این سیاه‌چاله‌ها سرعت تخمینی برای زمانی که ذرات بوزون در اطراف آن‌ها وجود داشته باشند را محاسبه کرده‌اند.
محققین دو سیاه‌چاله را پیدا کرده‌اند که سرعت دوران آن‌ها نزدیک ماکزیمم سرعت اجسام فیزیکی است؛ یعنی «سرعت نور». آن‌ها تخمین زده‌اند که اگر ذرات بوزون به این سیاه‌چاله‌ها نزدیک شوند، سرعت دوران آن‌ها تا حدود نصف کاهش پیدا می‌کند.
دکتر «سالواتور ویتالی» به‌عنوان همکار این تحقیق، می‌گوید: «اگر ذرات بوزون وجود داشته باشند می‌توانند بخش اعظمی از مومنتوم زاویهای سیاه‌چاله را جذب خود کنند. ما سناریوهای دیگری را نیز در این زمینه در نظر گرفته‌ایم. به عنوان مثال اینکه ذرات بوزون باعث کاهش سرعت سیاه‌چاله شوند، ولی سیاه‌چاله مجدداً در اثر برهمکنش با اجرام آسمانی دیگر سرعت بگیرد. اگر محاسبات این موضوع را انجام دهیم، می‌فهمیم که مدت زمان زیادی طول می‌کشد تا سیاه‌چاله‌ای مجدداً سرعت بگیرد و به همین خاطر می‌توانیم از این موضوع صرف نظر کنیم.» محققین در این مطالعه نشان دادند که تشخیص امواج گرانشی می‌تواند در جستجو به دنبال ذرات بنیادی مفید واقع شود.
نتایج این مطالعه در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شده است.