15:04 2022-01-21
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Căutare coordonată la nivel mondial pentru materie întunecată
_ Căutare coordonată la nivel mondial pentru materia întunecată
O echipă internațională de cercetători cu participare cheie din partea PRISMA+Cluster of Excellence de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz (JGU) și Institutul Helmholtz din Mainz (HIM) a publicat pentru prima dată date cuprinzătoare despre căutarea materiei întunecate folosind o rețea mondială de magnetometre optice. Potrivit oamenilor de știință, câmpurile de materie întunecată ar trebui să producă un model de semnal caracteristic care poate fi detectat prin măsurători corelate la mai multe stații ale rețelei GNOME. Analiza datelor dintr-o operațiune GNOME continuă de o lună nu a dat încă o indicație corespunzătoare. Cu toate acestea, măsurarea permite formularea de constrângeri asupra caracteristicilor materiei întunecate, după cum raportează cercetătorii în revista Nature Physics.
GNOME înseamnă Rețeaua globală de magnetometre optice pentru căutări în fizică exotică. În spatele acestuia se află magnetometre distribuite în întreaga lume în Germania, Serbia, Polonia, Israel, Coreea de Sud, China, Australia și Statele Unite. Cu GNOME, cercetătorii doresc în special să avanseze căutarea materiei întunecate – una dintre cele mai interesante provocări ale fizicii fundamentale în secolul 21. La urma urmei, se știe de mult că multe observații astronomice uluitoare, cum ar fi viteza de rotație a stelelor din galaxii sau spectrul radiației cosmice de fond, pot fi explicate cel mai bine prin materia întunecată.
„Extrem de lumină. particulele bosonice sunt considerate unul dintre cei mai promițători candidați pentru materia întunecată de astăzi. Acestea includ așa-numitele particule asemănătoare axionilor - pe scurt ALP", a spus profesorul dr. Dmitry Budker, profesor la PRISMA+ și la HIM, o colaborare instituțională a Universității Johannes Gutenberg din Mainz și a GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung din Darmstadt. „Ele pot fi considerate și ca un câmp clasic care oscilează cu o anumită frecvență. O particularitate a unor astfel de câmpuri bosonice este că, conform unui posibil scenariu teoretic, pot forma modele și structuri. Ca urmare, densitatea materiei întunecate ar putea fi concentrat în multe regiuni diferite — pereți de domeniu discret mai mici decât o galaxie, dar mult mai mari decât ar putea forma Pământul, de exemplu."
"Dacă un astfel de zid întâlnește Pământul, este detectat treptat de rețeaua GNOME și poate provoca modele de semnal caracteristice tranzitorii în magnetometre”, a explicat dr. Arne Wickenbrock, unul dintre coautorii studiului. „Chiar mai mult, semnalele sunt corelate între ele în anumite moduri – în funcție de cât de repede se mișcă peretele și de când ajunge în fiecare locație.”
Între timp, rețeaua constă din 14 magnetometre distribuite în opt țări din întreaga lume. . Nouă dintre ele au furnizat date pentru analiza curentă. Principiul de măsurare se bazează pe o interacțiune a materiei întunecate cu spinurile nucleare ale atomilor din magnetometru. Atomii sunt excitați cu un laser la o anumită frecvență, orientând spinurile nucleare într-o direcție. Un potențial câmp de materie întunecată poate perturba această direcție, care este măsurabilă.
Figurativ vorbind, ne putem imagina că atomii din magnetometru dansează inițial în confuzie, după cum a clarificat Hector Masia-Roig, doctorand în grupul Budker și, de asemenea, autor al studiului actual. „Când „aud” frecvența corectă a luminii laser, toți se rotesc împreună. Particulele de materie întunecată pot arunca atomii care dansează din echilibru. Putem măsura această perturbare foarte precis.” Acum, rețeaua de magnetometre devine importantă: atunci când Pământul trece printr-un perete limitat spațial de materie întunecată, atomii dansatori din toate stațiile sunt treptat perturbați. Una dintre aceste stații este situată într-un laborator de la Institutul Helmholtz din Mainz. „Numai atunci când potrivim semnalele de la toate stațiile, putem evalua ce a declanșat perturbarea”, a spus Masia-Roig. „Aplicat la imaginea atomilor care dansează, aceasta înseamnă: dacă comparăm rezultatele măsurătorilor de la toate stațiile, putem decide dacă a fost doar un dansator curajos care dansează în afara liniilor sau de fapt o perturbare globală a materiei întunecate.”
În studiul actual, echipa de cercetare analizează datele dintr-o funcționare continuă de o lună a GNOME. Rezultatul: semnalele semnificative statistic nu au apărut în intervalul de masă investigat de la un femtoelectronvolt (feV) la 100.000 feV. În schimb, aceasta înseamnă că cercetătorii pot restrânge intervalul în care astfel de semnale ar putea fi găsite teoretic și mai mult decât înainte. Pentru scenariile care se bazează pe pereți discreti de materie întunecată, acesta este un rezultat important – „chiar dacă nu am fost încă capabili să detectăm un astfel de perete de domeniu cu căutarea noastră globală de inel”, a adăugat Joseph Smiga, un alt doctor. student din Mainz și autor al studiului.
Viitoarele lucrări ale colaborării GNOME se vor concentra pe îmbunătățirea atât a magnetometrelor în sine, cât și a analizei datelor. În special, funcționarea continuă ar trebui să fie și mai stabilă. Acest lucru este important pentru a căuta în mod fiabil semnale care durează mai mult de o oră. În plus, atomii alcalini anteriori din magnetometre urmează să fie înlocuiți cu gaze nobile. Sub titlul Advanced GNOME, cercetătorii se așteaptă ca acest lucru să aibă ca rezultat o sensibilitate considerabil mai bună pentru măsurătorile viitoare în căutarea ALP-urilor și a materiei întunecate.
Comentarii:
Adauga Comentariu