اگر برهمکنش‌های ماده‌ی تاریک درون صخره‌های باستانی اتفاق افتاده باشد، ممکن است اثرات قابل ردگیری در ساختار بلوری صخره به جا گذاشته باشند.

صخره‌های زیر پایمان شاید حاوی بقایایی -به صورت رگه‌هایی با پهنای نانومتر- از برهمکنش‌های ماده تاریک در گذشته باشند. جستجوهای قبلی برای این به اصطلاح فسیل‌های ماده‌ی تاریک به نتیجه‌ای نرسیده بود اما گروهی از پژوهشگران از سوئد و لهستان معتقدند که پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های تحلیل ماده روش جدیدی را برای بیرون کشیدن این نشانه‌ها فراهم می‌کند. این گروه پیش‌بینی ‌می‌کند که مواد معدنی خاصی که از حفاری‌های عمیق به دست می‌آید نشان دهنده‌ی علائمی از ماده‌ی تاریک با حساسیتی فراتر از روش‌های تحقیقاتی فعلی است.

تشخیص ردپای فسیلی در ابتدا برای مطالعه‌ی شکافت هسته‌ای در صخره‌های قدیمی به وجود آمد. وقتی محصولِ یک شکافت پر انرژی با سرعت درون ساختار بلور حرکت می‌کند، ردپایی بی‌شکل (آمورف) با پهنای چند نانومتر و طول چند میکرومتر از خود به جا می‌گذارد. ذرات ماده‌ی تاریک می‌توانند ردپاهای مشابه –اما کوتاهتری- را از طریق برخورد با هسته ایجاد ‌کنند اما پژوهشی که در 1995 با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی انجام شد چنین نشانه‌هایی را پیدا نکرد.

برای مطالعه‌ی ارتقاء یافته‌ی کنونی، پژوهشگران استفاده از تکنیک‌های به روز مانند میکروسکوپی با پرتوی یون-هلیوم و پراکندگی زاویه-کوچکِ پرتوی x را پیشنهاد کرده‌‌اند که مستقیماً کل حجم صخره‌ای با ارزش یک گرم را با دقت نانومتر می‌نگارد. چنین کار بزرگی پیش از این ناممکن بود. پیشنهاد این محققان به کارگیری نمونه‌هایی از مواد معدنی کم-رادیواکتیو از حفره‌هایی با عمق 10 کیلومتر است که اصولا باید از سایر ذره‌ها مثل پرتوهای کیهانی کمتر تاثیر پذیرفته باشند.

گروه تحقیق تخمین می‌زند که یک سانتیمتر مکعب از صخره‌های باستانی می‌تواند دارای صدها تا هزارها ردپا از ماده‌ی تاریک باشد که به گفته‌ی آن‌ها از توزیع منحصر به فردِ طولِ اثر قابل شناسایی است. محاسبات گروه پیشنهاد می‌کند که حساسیت «آشکارسازِ یک گرمیِ پائلو» -که مواد صخره‌ای آن تقریباً یک میلیارد سال در جستجوی ماده‌ی تاریک بوده است- می‌تواند بیشتر از آشکارسازهای هزارکیلوگرمیِ فعلی که چندین سال به مشغول به کار بوده‌اند باشد.

این تحقیق در Physical Review D به چاپ رسیده است.

منبع