كشف فريق علماء دولي، الذي يضم مجموعةً من الباحثين من جامعة نيويورك أبوظبي، عن نجاحه للمرة الأولى على الإطلاق في إجراء قياس مباشر لأندر عملية تفكك نووي يتم رصدها بواسطة كاشف المادة السوداء. وباستخدام الكاشف XENON1T، وهو عبارة عن آلة متواجدة في مختبر ’جران ساسو الوطني‘ تحت سطح الأرض في إيطاليا مصممة للبحث عن المادة السوداء بدرجة حساسة غير مسبوقة، نجح الباحثون في رصد التفكك النووي لعنصر زينون -124 (Xenon-124) وذلك للمرة الأولى على الإطلاق.
وعلى الرغم من عدم ارتباطها بشكل مباشر بالبحث عن المادة السوداء، تعتبر عملية القياس هذه بالغة الأهمية في مجال الفيزياء النووية باعتبارها خطوةً أولى نحو البحث عن ظواهر أخرى قد تكون بعيدة المنال. وقامت مجلة ’نيتشر‘ Nature الشهيرة بنشر هذه الدراسة العلمية الرائدة على غلاف إصدارها الحالي.
ويتواجد مختبر ’جران ساسو ‘ الوطني التابع للمعهد الوطني للفيزياء النووية في إيطاليا، حيث يبحث العلماء حالياً عن جزيئات المادة السوداء، على عمق 1,400 متر تحت كتلة ’جران ساسو‘ الصخرية، ليكون بذلك محمياً من الأشعة الكونية التي يمكن أن تتسبب بظهور إشارات خاطئة. ويستخدم كاشف XENON1T مقدار 3,200 كغم من الزينون السائل عند حرارة 95 درجة مئوية تحت الصفر للبحث عن تفاعلات جسيمات المادة السوداء مع ذرات الزينون الخاصة بالكاشف. ويتم احتواء الزينون ضمن خزان أسطواني يوضع في مركز خزان مياه بسعة 700 ألف لتر، مما يوفر مستويات حماية إضافية للكاشف من النشاط الإشعاعي غير المرغوب به. ويعتبر مشروع XENON1T بمثابة تجربة المادة السوداء الأكثر أهميةً وحساسيةً في العالم في الوقت الحالي.
وتظهر هذه الدراسة الجديدة أن الكاشف XENON1T قادر أيضاً على قياس ظواهر فيزيائية أخرى، بما في ذلك الإلتقاط الإلكتروني المزدوج، وهي عملية نادرة للغاية عادةً ما تحجبها الإشارات الصادرة عن النشاط الإشعاعي الطبيعي.
وتقيس التجربة عمر النصف وهو الزمن اللازم لتحلل نصف النوى المشعة الموجودة في المادة. ويمتلك عمر النصف المقاس لعنصر زينون - 124 بواسطة الكاشف XENON1T قيمةً كبيرةً للغاية تبلغ 1.8×1022 عاماً لهذه العملية: أطول بتريليون مرة تقريباً من عمر الكون، ما يجعل من عملية التحلل الإشعاعي التي تم رصدها - التقاط الإلكترون المزدوج لعنصر زينون -124 - أندر عملية على الإطلاق يتم قياسها بواسطة هذا الكاشف.
ويتكون مشروع XENON العلمي من 21 فريق بحثي من دولة الإمارات وجميع أنحاء العالم. وتعتبر جامعة نيويورك أبوظبي شريكاً نشطاً للمشروع من خلال المجموعة البحثية التي يقودها فرانشيسكو أرنيودو، العميد المشارك لكلية العلوم والأستاذ المشارك في الفيزياء، الذي انضم إلى الجامعة في عام 2013 بعد عمله لمدة 20 عاماً في مختبر ’جران ساسو‘ وقضاء أكثر من 10 سنوات في العمل على المشروع XENON.
وتشتمل قائمة الأعضاء الآخرين من جامعة نيويورك أبوظبي على كل من المحاضر في الفيزياء محمد لطفي بن عبدالرحمن، والباحثين أدريانو جيوفاني، جيان ماركو برونو، ولورا مانينتي، حيث تولوا جميعاً مسؤولية نظام التنقية الخاص بالخزان المائي للكاشف XENON1T وكذلك فريق العمليات الأمامية.