دانشمندان بتازگی راه منحصر به فردی برای جستجوی “ماده تاریک” با استفاده از جو زمین به عنوان یک آشکارساز غول‌پیکر، پیشنهاد کردند.

 ‌ تصور می‌شود که ماده تاریک در کیهان نفوذ کرده و همه ما را احاطه کرده است. ماده تاریک ۸۵ درصد از جرم کل جهان را تشکیل می‌دهد، اما هنوز از تشخیص مستقیم به دور مانده است. پس چرا ما نمی‌توانیم آن را پیدا کنیم؟ زیرا نامرئی است. نور را ساطع، جذب یا منعکس نمی‌کند و به ندرت با ماده معمولی تعامل دارد. این شاید توضیح بیش از حد راحتی به نظر برسد، اما دانشمندان کاملاً مطمئن هستند که ماده تاریک وجود دارد.

اگرچه این موضوع هرگز به طور تجربی تأیید نشده، اما به نظر می‌رسد این ماده از طریق تأثیر گرانشی خود بر ستارگان، کهکشان‌ها و خوشه‌ها خود را نشان می‌دهد، اجرامی که حرکت و تکامل آنها بدون ماده تاریک معنا نخواهد داشت. تشخیص ماده تاریک یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های علم در تمام دوران‌ها خواهد بود، بنابراین جای تعجب نیست که موضوع بسیاری از آزمایش‌ها باشد.

یکی از مشکلات این است که ماده تاریک دارای طیف گسترده‌ای از خواص بالقوه از جمله جرم، انرژی و فعل و انفعالات مختلف است. به این ترتیب، فیزیکدانان با طراحی طیف وسیعی از آزمایش‌های مختلف که سیگنال‌ها را بر اساس ویژگی‌های خاصی که ممکن است این ماده داشته یا نداشته باشد، به جستجوی ماده تاریک می‌پردازند.

مطالعه جدیدی که توسط محققان دانشگاه ایالتی اوهایو سرپرستی می‌شود، رویکردی منحصر به فرد پیش گرفته است. این تیم پیشنهاد می‌کنند که اگر ذرات ماده تاریک جرم زیادی داشته باشند، گاهی اوقات می‌توانند مانند شهاب‌ها وارد جو زمین شوند و به طور بالقوه آثار قابل تشخیصی از خود به جای بگذارند.

وقتی شهاب‌ها از آسمان گذر می‌کنند، دنباله‌هایی از تشعشعات از خود بر جای می‌گذارند که الکترون‌های آزاد تولید می‌کند. این “بقایای یونیزه شده” منعکس کننده امواج الکترومغناطیسی ساطع شده توسط ابزارهای راداری هستند و به آنها اجازه می‌دهند تا شهاب‌های عبوری را شناسایی کنند. محققان این مطالعه جدید می‌گویند که ذرات ماده تاریک سیگنال‌های مشابه اما متمایزی تولید می‌کنند.

آن‌ها مشخص کردند که این شهاب‌های ماده تاریک ممکن است چگونه باشند، و پیشنهاد کردند که تجزیه و تحلیل دقیق این سیگنال‌های راداری می‌تواند نشان دهد که آیا مواردی که از آسمان می‌گذرند شهاب هستند یا برخی از آنها در واقع ذرات ماده تاریک هستند که از دید ما پنهان مانده‌اند. این کار اساساً کل جو سیاره ما را به یک آشکارساز غول پیکر برای تشخیص ماده تاریک تبدیل می‌کند.

یکی از نکات کلیدی در مورد این روش پیشنهادی جدید این است که نوعی از ماده تاریک را آشکار می کند که اغلب نادیده گرفته می‌شود. ذرات ماده تاریک می‌توانند بسیار سبک وزن باشند و در همه جا وجود داشته باشند، یا می‌توانند جرم زیادی داشته باشند و نسبتاً کمیاب باشند. بیشتر آزمایش‌ها که معمولاً در تأسیسات بزرگ در اعماق زمین بدون نویز پس‌زمینه انجام می‌شود، به دنبال یافتن مورد اول هستند. اما اگر ذرات، جرم بزرگ‌تری داشته باشند، ممکن است به این آشکارسازها نرسند.

این موضوع  می‌تواند فقدان نتایج مثبت در طول دهه‌ها را توضیح دهد. بنابراین، این روش جدید می‌تواند جستجوی ماده‌ی تاریک را گسترده‌تر کند و ممکن است توسط آزمایش‌های دیگر برای بررسی یافته‌های احتمالی، استفاده شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در سایت ArXiv منتشر شده است.