آزمایش‌هایی که درپیِ فیزیک آن‌سوی مدل استاندارد می‌گردند، به‌طور معمول ذرات نسبتا پرجرمی شکار می‌کنند. بااین‌حال، برخی نظریات وجود ذرات بسیار سبک را پیش‌بینی می‌کند که در مدل استاندارد رخ نمی‌دهند، و در آزمایش‌های برخورددهنده ذرات یا آشکارساز ماده تاریک نشان داده نمی‌شوند. محاسبات جدید دنیل باومن، از دانشگاه آمستردام، و همکارانش نشان داد که ابرهایی از بوزون‌های فوق‌سبک می‌تواند در سیگنال‌‌های امواج گرانشیِ حاصل از ادغام سیاه‌چاله‌ها قابل آشکارسازی باشد. امواج گرانشی در این مفهوم می‌توانند روش کاملا جدیدی برای آشکارسازی ذرات خاص ارائه کنند که با آزمایش‌های عادی در دسترس نیستند.

یک سیاه‌چاله چرخان می‌تواند از انرژی چرخشی خود برای تقویت تابش‌های تولیدیِ مواد اطراف آن، اثری که ابَرتابش نامیده می‌شود، استفاده کند. براساس برخی مدل‌های ذرات، باعث تولد بوزون‌هایی با جرم درمحدوده ^۱۰-۱۰ تا ^۲۰-۱۰ الکترون‌ولت می‌شود. نه اَبَرتابندگی و نه ذرات، در پس‌زمینه دیگر نورها و مواد درحال چرخیدن در نزدیکی سیاه‌چاله به‌طور مستقیم قابل آشکارسازی نیستند. بااین‌حال، اگر سیاه‌چاله با یک سیاه‌چاله دیگر برخورد کند، اگر شرایط رزونانسی (تشدید) گرانشی خاصی فراهم شود، ابر بوزونی می‌تواند به‌سرعت فروریزش کند. پدیده تشدید زمانی رخ می‌دهد که فرکانس مداری جفت‌سیاه‌چاله‌ها ضرب‌در ثابت پلانک با سطوح انرژی ابر بوزونی برابر شود. (ابر بوزونی مانند ابر الکترونیِ اتم رفتار می‌کند.) این فروریزش سریع بر هماهنگ‌های سیگنال موج گرانشی ناشی از ادغام سیاه‌چاله‌ها تاثیر می‌گذارد.

این ابرهای بوزونی فوق‌سبک دربردارنده اکسیون‌ها و ذرات اکسیون‌گونه‌ای است که به‌طور طبیعی در بسیاری از نظریه‌های ذرات ظاهر می‌شوند و ممکن است بخشی از ماده تاریک گریزان باشند. سیگنال‌های امواج گرانشی‌ای که LIGO و Virgo با همکاری یکدیگر جمع‌ کرده‌اند، به‌قدر کافی حساس نیستند تا اثر ظریف بوزون‌های فوق‌سبک را ببینیم. اما با پیشرفت آشکارسازها و نیز مدل‌های نظری که برای تحلیل شکل موج‌های آشکارسازی‌شده به‌کار می‌روند، شرایط می‌تواند تغییر کند.

منبع خبر: وبگاه APS

نویسنده: متیو آر. فرانسیس Matthew R. Francis

متیو آر. فرانسیس یک فیزیک‌دان و نویسنده آزاد مطالب علمی از کلیولند در اوهایو است.