Jane Doe

يقوم العلماء في منشأة أبحاث سانفورد تحت الأرضية التي تقبع تحت تلال بلاك هيلز في داكوتا الشمالية باستخدام جهاز يدعى مكشاف الزينون الكبير تحت الأرضي Large Underground Xenon (LUX) Detector من أجل اقتناص جزيئات المادة المظلمة، تلك المادة الغامضة التي يُعتقد أنها مسؤولة عن تشكيل القسم الأعظم من مادة الكون. تستقر منظومة مكشافات حساسة للضوء في قلب جهاز LUX الضخم ــ والذي يحتوي على ثلث طن من الزينون السائل الموضوع في وعاء من التيتانيوم ــ منتظرة تلك اللحظة التي تصطدم بها جسيمات المادة المظلمة مع ذرات الزينون لتصدر إشعاعاً ضوئياً خافتاً.

على أمل التقاط الإشارة الضعيفة، تم وضع المكشاف LUX تحت طبقة من الصخور بثخانة ميل واحد وهذا بدوره سوف يساهم في حجبه عن الأشعة الكونية والإشعاعات الأخرى التي قد تتداخل مع الإشارة.

لم يتمكن مكشاف LUX حتى الآن من الكشف عن المادة المظلمة. لكن العلماء يأملون أنهم سيتمكنون قريباً وبعد طول انتظار من رصد المادة المظلمة وذلك بفضل مجموعة جديدة من تقنيات المعايرة التي تساهم في تحسين حساسية الجهاز. يقول ريك غيتسكيل Rick Gaitskel أستاذ الفيزياء في جامعة براون في بيان صحفي أنه من الضرورة أن نستمر بتعزيز قدرات المكشاف.

أصول غامضة:

إذا تمكن العلماء في نهاية المطاف من تحرّي جزيئات المادة المظلمة، فسوف يتوّج ذلك ختام بحث يعود تاريخه إلى ثلاثينيات القرن العشرين، وذلك عندما استنتج عالم الفلك السويسري فريتس تسفيكي Fritz Zwicky أنّ سرعة دوران مجموعة بعيدة من المجرات كانت تدلّ على أن كتلتها أكبر مما يوحي به الضوء المرئي الصادر عنها.

دأب العلماء منذ ذلك الحين على البحث عن المادة المظلمة ومحاولة معرفة ماهيتها. وقد اعتمد الباحثون في السنوات الأخيرة على وسائل متنوعة من أجل ذلك مثل مصادم الهادرونات الأوروبي الضخم المحطّم للذرّات Europe’s Atom-Smashing Large Hadron Collider ومرصد تشاندرا المداري للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا NASA’s Orbiting Chandra X-Ray Observatory.

إذا افترضنا جدلاً أن الباحثين تمكنوا في نهاية الأمر من أن يحيطوا علماً بطبيعة المادة المظلمة، فمن المحتمل أن يتبادر إلى ذهننا تساؤل آخر يتعلّق بإمكانية وجود سبل يستفيد بها البشر من هذه المادة المظلمة. هل تقتصر غاية هذا البحث على مساعدتنا على فهم الكون، أم أنّ هنالك تقنيات قابلة للتطبيق من الممكن تطويرها؟

تطبيقات عملية:

تنطوي إحدى الخيارات التي تم طرحها ضمن منشور بحثي لعالم الفيزياء جيا ليو Jia Liu في عام  2009 على استخدام المادة المظلمة كمصدر للطاقة من أجل تزويد المركبات الفضائية بالطاقة اللازمة خلال الرحلات الطويلة.

ترتكز فكرة ليو Liu على افتراض لم يتم التحقق من صحته بعد وهو يقضي بأن المادة المظلمة مكونة من جسيمات نوترالينو Neutralinos وهي عبارة عن جسيمات عديمة الشحنة الكهربائية كما أنها أيضاً من الجسيمات المضادة وهذا يعني أنها عندما تتصادم ضمن الشروط الملائمة فسوف تفني بعضها البعض وتحول كل كتلتها إلى طاقة.

إذا تبينت صحة ذلك الافتراض، فإن عملية إفناء ما مقداره رطل من المادة المظلمة ستنتج مقداراً من الطاقة يعادل خمسة مليارات ضعف تلك الطاقة الناتجة عن انفجار الكمية ذاتها من الديناميت. نعم لا تستغربوا الرقم، مليار! هذا يعني أن مفاعلاً وقوده المادة المظلمة سوف يملك من الطاقة ما يكفي لدفع صاروخ فضائي عبر الكون، وإذا كان الجزء المركزي من المفاعل كبيراً بما فيه الكفاية فقد يستطيع أن يبلغ بالمركبة سرعات قريبة من سرعة الضوء وذلك حسب ما يشير إليه منشور ليو البحثي.

بلوغ النجوم:

أشارت مقالة نشرت في مجلة نيو صايانتست New Scientist العلمية إلى أن محرك ليو Liu الذي يعمل بالمادة المظلمة سيكون مختلفاً تماماً عن الصاروخ التقليدي. فهو بشكل أساسي، سيكون أقرب إلى صندوق له باب يفتح باتجاه حركة الصاروخ ليغرف المادة المظلمة. عندما تدخل المادة المظلمة إلى الصندوق، سوف يغلق الباب، بعد ذلك يتقلص الصندوق كي يضغط المادة المظلمة ويزيد معدل الإفناء. وحالما تتحول الجزيئات إلى طاقة، يفتح الباب من جديد وتقوم الطاقة بدفع المركبة. وهكذا تتكرر دورة الأحداث عبر مسيرة الرحلة الفضائية.

إحدى مزايا المحرك العامل بالمادة المظلمة هو أن مركبات الفضاء لن تضطر إلى حمل الكثير من الوقود ، نظراً لكونها قادرة على جمعه أثناء مسيرها مستفيدة من المادة المظلمة الوفيرة في أجزاء الكون. وكلما سافر الصاروخ بشكل أسرع، ازدادت سرعة جمعه للمادة المظلمة وازداد تسارعه.

يمكن نظرياً لمركبة فضاء صاروخية وزنها 100 طن (90.77 طن متري) أن تقترب من سرعة الضوء في غضون أيام قليلة. وهذا بدوره سيختصر الزمن اللازم للسفر إلى Proxima Centauri وهو أقرب نجم إلى مجموعتنا الشمسية، إلى ما يقارب الخمس سنوات بدلاً من عشرات آلاف السنين.

وزد على ذلك ــ بالطبع ــ التقنيات والاختراعات المجهولة التي تبدو مستحيلة ــ حتى ندرك أنها ممكنة.