|
Лазеры раскрывают секреты темной материи
|
|
|
|
Используя лазеры и разделенные пространственно-временными рамками атомные часы, исследователи из Университета Квинсленда (UQ) получили ранее неизвестные результаты о природе темной материи, загадочного вещества, которое, как полагают, составляет большую часть материи в космосе.
|
|
|
|
Предыдущие исследования время от времени выявляли воздействие этого загадочного несветящегося материала, хотя в ходе последних исследований были успешно обнаружены формы темной материи, которые проявляются в виде волн, что предлагает ученым новый подход к поиску загадочной природы этого вещества.
|
|
|
|
Как лазеры и часы, разделенные пространством и временем, проливают “свет” на Темную материю
|
|
|
|
Согласно общепринятой космологической модели лямбда-CDM, Вселенная на 5% состоит из обычной материи, на 26,8% из темной материи и на 68,2% из столь же загадочной и неуловимой формы энергии, известной как “темная энергия”. Если это верно, то это означает, что почти 95% массы и энергии Вселенной состоит из несветящегося материала, который не может быть непосредственно наблюдаем астрономами.
|
|
|
|
|
|
|
Предыдущие исследования, проведенные Университетом Гонконга, показали, что темная материя состоит из сверхлегких частиц, известных как аксионы, а не из более распространенных гипотетических слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP). Астрономы предложили ряд инновационных идей, помогающих в поиске темной материи, которые включают активный поиск аксионов вокруг магнитных полей звезд, использование света пульсаров или даже поиск ключей к темной материи в геологических формациях возрастом в миллиарды лет.
|
|
|
|
К сожалению, в то время как подобные прошлые исследования давали заманчивые подсказки, авторы этого последнего исследования отмечают, что ни один из них не смог измерить это неуловимое вещество напрямую.
|
|
|
|
“Несмотря на множество теорий и экспериментов, ученым еще предстоит найти темную материю, которую мы считаем ”клеем" галактики, удерживающим все вместе", - объяснила аспирантка Калифорнийского университета Эшли Кадделл, которая совместно с немецким физико-техническим институтом метрологии (PTB) провела новое исследование в заявление.
|
|
|
|
Кадделл добавила, что ее команда подошла к решению проблемы таким образом, который ранее никто не пробовал. В частности, по словам исследователя, вместо того, чтобы использовать обычные тесты для поиска гравитационных эффектов темной материи, эта новая работа была сосредоточена на данных “от сети сверхстабильных лазеров, соединенных волоконно-оптическими кабелями, а также от двух атомных часов на борту спутников GPS”.
|
|
|
|
Поскольку известно, что темная материя из-за своей чрезвычайно малой массы ведет себя как волна, команда использовала серию атомных часов, разделенных пространством и временем, и лазеры. Если бы они обнаружили что-то похожее на несоответствие в показаниях двух часов, это открытие указывало бы на присутствие новой формы темной материи.
|
|
|
|
“Темная материя в данном случае действует как волна, потому что ее масса очень, очень мала”, - объяснил Кадделл. “Мы используем (пространственно-временные) разделенные (атомные) часы, чтобы попытаться измерить изменения в волне, которые выглядели бы как часы, показывающие разное время или тикающие с разной скоростью”.
|
|
|
|
“Этот эффект усиливается, если часы расположены дальше друг от друга”, - добавил Кадделл, подчеркнув преимущество двух спутниковых часов.
|
|
Анализ выявил “тонкие эффекты”
|
|
|
|
После нескольких тестов команда проанализировала собранные данные, чтобы определить, присутствует ли влияние темной материи. По словам Кадделла, инновационный метод поиска, разработанный командой с использованием лазеров и атомных часов, разделенных пространством и временем, оказался успешным.
|
|
|
|
“Сравнивая точные измерения на огромных расстояниях, мы выявили едва заметные эффекты колеблющихся полей темной материи, которые в противном случае были бы сведены на нет в обычных установках”, - пояснили ученые.
|
|
|
|
Соавтор исследования, физик Калифорнийского университета доктор Бенджамин Робертс, отметил важность полученных результатов по сравнению с предыдущими исследованиями из-за их способности обнаруживать воздействие темной материи на все атомы. Исследователь также подчеркнул преимущества беспрецедентных открытий для других исследователей в этой области, которые ищут новые инновационные методы для дальнейшего раскрытия таинственной природы темной материи.
|
|
|
|
“Удивительно, но мы смогли найти сигналы от моделей темной материи, которые универсально взаимодействуют со всеми атомами, что ускользало от традиционных экспериментов”, - сказал Робертс. - Теперь ученые смогут исследовать более широкий спектр сценариев возникновения темной материи и, возможно, ответить на некоторые фундаментальные вопросы о структуре Вселенной”.
|
|
|
|
“Эта работа также подчеркивает мощь международного сотрудничества и передовых технологий, использующих самые современные атомные часы PTB и опыт UQ в сочетании точных измерений и фундаментальной физики”, - заключил Робертс.
|
|
|
|
Источник
|
