Qaranlıq maddə Yer atmosferində iz buraxa bilər

Alimlər hesab edirlər ki, Yerin maqnit sahəsi, atmosferi və səthi birlikdə ultrayüngül qaranlıq maddənin axtarışı üçün nəhəng təbii detektor rolunu oynaya bilər. Yeni yanaşma hipotetik aksion və qaranlıq fotonların yaratdığı son dərəcə zəif elektromaqnit siqnallarının aşkar edilməsinə imkan verə bilər.

Yer kürəsinin özü indiyədək yaradılmış ən böyük qaranlıq maddə detektorlarından biri ola bilər.

Kyoto University alimləri xüsusi laboratoriya avadanlıqlarından istifadə etmək əvəzinə, Yerin maqnit sahəsini, atmosferini və səthini vahid qlobal detektorun hissələri kimi nəzərdən keçiriblər. Tədqiqatın əsas məqsədi qaranlıq maddənin təbiətini izah edə biləcək hipotetik hissəciklər – aksionlar və qaranlıq fotonları araşdırmaqdır.  Astronomlar qaranlıq maddənin mövcudluğunu onun qalaktikalara və digər kosmik strukturlara göstərdiyi cazibə təsirindən müəyyən edirlər. Lakin qaranlıq maddə işıq yaymır, onu əks etdirmir və adi müşahidə üsulları ilə asanlıqla aşkar ediləcək şəkildə işığı udmur. Hesablamalara görə, qaranlıq maddə kainatın ümumi enerji tərkibinin təxminən dörddə birini təşkil edir. Buna baxmayaraq, onun fiziki təbiəti hələ də elmə məlum deyil.

Tədqiqatçıların araşdırdığı kütlə diapazonunda aksion və qaranlıq fotonlar elektrondan təxminən 10¹⁹–10²¹ dəfə daha yüngül ola bilər. Əgər bu hissəciklər Süd Yolunun qaranlıq maddə halosunun bir hissəsi kimi Yeri əhatə edirsə, onlar ayrı-ayrı maddə zərrəciklərindən daha çox zəif, fasiləsiz rəqs edən sahə kimi davrana bilərlər.  Bir çox ənənəvi aksion təcrübəsində bu hissəcikləri aşkar edilə bilən fotonlara çevirmək üçün güclü maqnitlərdən istifadə olunur. Lakin hətta ən güclü laboratoriya maqnitləri də nisbətən kiçik sahəni əhatə edir. Yerin maqnit sahəsi isə bütün planeti əhatə edir. Bu, alimlərə heç bir laboratoriya qurğusunun təmin edə bilməyəcəyi nəhəng təbii eksperimental mühitdən istifadə etmək imkanı verir.

Tədqiqatın müvafiq müəllifi Atsuşi Taruya bildirib ki, alimlər Yerin özünün nəhəng detektor kimi istifadə edilə biləcəyini araşdırıblar.

Bu hadisə ən yaxşı şəkildə dünya üzrə ildırım çaxmaları nəticəsində yaranan təbii rezonanslarla tanınır.

Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, eyni planetar boşluq qaranlıq maddənin yaratdığı son dərəcə zəif elektromaqnit təsirləri də gücləndirə bilər. Beləliklə, Yer atmosferi və maqnit sahəsi adi laboratoriya cihazından fərqli olaraq, planet miqyasında fəaliyyət göstərən təbii detektor funksiyasını yerinə yetirə bilər.

Əvvəlki nəzəri modellər yalnız 1 hersdən aşağı tezliklərdə etibarlı nəticələr verirdi. Bu isə qaranlıq maddənin axtarışı üçün əhəmiyyətli tezlik diapazonunun araşdırılmamış qalmasına səbəb olurdu.

Yeni araşdırmada alimlər atmosferin elektrik keçiriciliyinin dəyişməsini də nəzərə alan nəzəri model hazırlayıblar.  Hesablamalar göstərib ki, qaranlıq maddədən qaynaqlanan siqnallar 8 hers ətrafında əhəmiyyətli dərəcədə güclənə bilər. Hazırlanan model həmçinin təxminən 30 hersə qədər tezliklərdə etibarlı proqnozlar verməyə imkan yaradıb. Model mümkün qaranlıq maddə siqnallarını adi elektromaqnit maneələrindən ayırmağa da imkan verir.  Aksion siqnalının gücü və istiqaməti müşahidəçinin Yer üzərində yerləşdiyi mövqedən asılı olaraq dəyişməlidir. Bunun səbəbi aksionların elektromaqnit dalğaları yaratmaq üçün Yerin maqnit sahəsinə ehtiyac duymasıdır.

Hesablamalara əsasən, Cənub-Şərqi Asiya aksionların aşkarlanması baxımından ən yüksək həssaslığa malik bölgə ola bilər.  Qaranlıq fotonların siqnalı isə planet üzrə daha sabit olmalıdır. Bunun səbəbi qaranlıq fotonların eyni təsiri yaratmaq üçün xarici maqnit sahəsinə ehtiyac duymamasıdır.

Tədqiqatçılar nəzəri yanaşmanı sınaqdan keçirmək üçün 2012–2022-ci illər arasında Böyük Britaniyanın Geoloji Xidmətinə məxsus Eskdalemuir Rəsədxanasında qeydə alınmış geomaqnit müşahidələrini təhlil ediblər.  İlk mərhələdə insan fəaliyyəti nəticəsində yaranan məlum elektromaqnit maneələr məlumatlardan çıxarılıb. Daha sonra alimlər son dərəcə dar tezlik diapazonunda davamlı şəkildə müşahidə olunan siqnalları axtarıblar.  Bu dar tezlik diapazonu mühüm əhəmiyyət daşıyır. Təbii və süni mənbələrin çoxu müxtəlif elektromaqnit aktivliyi yaradır. Lakin ultrayüngül qaranlıq maddə sahəsinin tezliyi hissəciyin kütləsi ilə müəyyənləşə bilər.  Bu səbəbdən qaranlıq maddə illərlə davam edən müşahidələr zamanı qısa müddətli və ya nizamsız dəyişiklik əvəzinə, sabit spektral xətt şəklində özünü göstərə bilər.  Eskdalemuir məlumatları emal edildikdən sonra tədqiqatçılar statistik üsullardan istifadə edərək aksionlar üçün proqnozlaşdırılan nümunəni axtarıblar. Eyni ümumi yanaşma daha sonra qaranlıq fotonların yaratmalı olduğu fərqli elektromaqnit siqnalını araşdırmaq üçün də tətbiq edilib.

Tədqiqat nəticəsində aksionların aşkar edildiyi elan olunmayıb. Bunun əvəzinə, təsdiqlənmiş siqnalın olmaması alimlərə aksionların işıqla qarşılıqlı təsir imkanlarına daha sərt məhdudiyyətlər qoymağa şərait yaradıb.  Aksion kütlələrinin müəyyən diapazonunda yeni yerüstü məhdudiyyətlərin əvvəlki ən yaxşı yerüstü təcrübənin nəticələrindən təxminən 100 dəfə daha dəqiq olduğu bildirilib.

Əldə olunan nəticələr Chandra X-ray Observatory və NuSTAR kimi kosmik rentgen teleskoplarının müşahidələrindən əldə edilən məhdudiyyətlərlə də rəqabət apara bilir. Kosmik müşahidələr güclü nəticələr versə də, onlar uzaq kosmik mühitlərlə bağlı müəyyən fərziyyələrdən asılıdır. Yer əsaslı yanaşma isə uzunmüddətli müşahidələrdən istifadə etməklə daha müstəqil sınaq imkanı yaradır.

Qaranlıq fotonların axtarışı isə daha maraqlı nəticə verib. Tədqiqatçılar qaranlıq maddə ilə uyğun gələ biləcək bir neçə davamlı siqnal namizədi müəyyənləşdiriblər. Lakin alimlər hələlik bu siqnalların həqiqətən qaranlıq maddədən qaynaqlandığını təsdiqləyə bilmirlər. Namizədlər ətraf mühitdəki naməlum təsirlər, avadanlıqların iş xüsusiyyətləri və ya digər elektromaqnit maneələrlə də izah oluna bilər. Bu səbəbdən siqnalların qaranlıq fotonlara aid olub-olmadığını müəyyənləşdirmək üçün müxtəlif coğrafi məntəqələrdən əlavə müşahidələr aparılmalıdır.

Tədqiqat qaranlıq maddə sirrini hələ həll etməyib. Bununla belə, nəticələr Yerin özünün həssas fizika aləti kimi istifadə edilə biləcəyini göstərir.  Dünyanın müxtəlif ölkələrində yerləşən geomaqnit rəsədxanalarının şəbəkəsi gələcəkdə eyni siqnalları müxtəlif qitələrdə axtara bilər. Bu isə qlobal xarakter daşıyan həqiqi qaranlıq maddə siqnalını yalnız müəyyən ərazidə yaranan elektromaqnit maneələrdən ayırmağa kömək edə bilər.

Beləliklə, alimlər qaranlıq maddəni aşkar etmək üçün yalnız mürəkkəb və bahalı laboratoriya qurğularına deyil, planetin özünün yaratdığı təbii imkanlara da nəzər salırlar. Yerin maqnit sahəsi, atmosferi və uzun illər ərzində toplanmış geomaqnit məlumatları gələcək qaranlıq maddə axtarışlarında mühüm rol oynaya bilər.

mənbə: scitechdaily.com