Пошук темної матерії за допомогою найхолоднішого матеріалу у Всесвіті
Для пошуку гіпотетичних аксіонів, з яких можливо складається темна матерія, вчені пропонують використовувати комагнетометри з конденсатом Бозе-Ейнштейна ізотопу рубідію.
Про це розповідають в Інституті фотонічних наук (ICFO), що в Кастельдефельсі, Іспанія.
Спостерігаючи за Всесвітом, вчені визначили, що приблизно 80% його маси складає «темна матерія», яка здійснює гравітаційне тяжіння, але не взаємодіє зі світлом, і тому її не можна побачити за допомогою телескопів. Наше сучасне розуміння космології та ядерної фізики дозволяє припустити, що темна матерія можливо зроблена з аксіонів, гіпотетичних частинок з незвичайними властивостями симетрії.
У новій статті, опублікованій у «Physical Review Letters» та поміченій як пропозиція редактора, дослідники ICFO Пау Гомес, Ферран Мартін, К'яра Мацзінгхі, Даніель Бенедікто Оренес та Сільвана Паласіос під керівництвом професора ICREA у ICFO Моргана У. Мітчелла повідомляють про те, як шукати аксіони за допомогою унікальних властивостей конденсатів Бозе-Ейнштейна.
Аксіон, якщо він існує, означав би існування «екзотичних спін-залежних сил». Магнетизм, найвідоміша спін-залежна сила, змушує електрони направляти свої спини вздовж магнітного поля, як голка у компаса, яка спрямовується на північ. Магнетизм переноситься віртуальними фотонами, тоді як «екзотичні» спін-залежні сили переносилися б віртуальними аксіонами (або аксіоноподібними частинками). Ці сили діяли б як на електрони, так і на ядра, і продукувалися б не лише магнітами, а й звичайною матерією. Щоби дізнатися, чи існують аксіони, добрий для цього спосіб – подивитися і побачити, чи ядра надають перевагу вказувати на іншу матерію.
Кілька експериментів вже шукають ці сили, використовуючи «комагнетометри», які являють собою парні магнітні сенсори, встановлені в одному й тому ж місці. Порівнюючи сигнали двох сенсорів, ефект звичайного магнітного поля можна виключити, залишивши лише ефект нової сили. Поки що комагнетометри змогли лише шукати спін-залежні сили, які сягають близько одного метра та більше. Щоб шукати спін-залежні сили у меншому діапазоні, потрібен комагнетометр меншого розміру.
Конденсати Бозе-Ейнштейна (BEC) – це гази, охолоджені майже до абсолютного нуля. Оскільки BEC надтекучі, їх складові атоми можуть обертатися протягом декількох секунд без будь-якого тертя, що робить їх надзвичайно чутливими як до магнітних полів, так і до нових екзотичних сил. BEC також дуже маленькі, розміром близько 10 мікрометрів. Однак для виготовлення BEC-комагнетометра потрібно вирішити складну проблему: як помістити два BEC-магнітометри в один і той же малий об’єм.
У своєму дослідженні Гомес та його колеги повідомляють, що їм вдалося вирішити цю проблему за допомогою двох різних внутрішніх станів одного і того ж конденсату Бозе-Ейнштейна з ізотопу рубідію-87, кожен з яких діяв як окремий, але суміщений магнітометр. Результати експерименту підтверджують прогнозовану високу несприйнятливість до шуму від звичайного магнітного поля та можливість шукати екзотичні сили із значно меншими діапазонами, ніж у попередніх експериментах. Окрім пошуку аксіонів, ця технологія може також покращити точність вимірювань у фізиці ультрахолодних зіткнень та дослідженнях квантової кореляції в BEC.
Нагадаємо, раніше вчені з Унверситету Ворика висунули кандидатом на темну матерію гексакварк d-зірки.
Останні новини
07:00, 1 жовтня 2024 р. 1-6 жовтня в Києві проходять продуктові ярмарки | ||
07:15, 27 вересня 2024 р. Створено найдетальнішу інфрачервону карту Чумацького Шляху | ||
07:03, 28 вересня 2024 р. КМВА: на підступах до столиці та в Києві збито з півтора десят... | ||
10:22, 27 вересня 2024 р. росіяни вдарили ракетою по поліцейському управлінню у Кривому... | ||
08:38, 27 вересня 2024 р. Війна: 947 доба повномасштабного російського вторгнення | ||
05:56, 19 вересня 2024 р. Коливання Марса може бути ознакою темної матерії, говориться в... | ||
21:08, 28 серпня 2024 р. Темна матерія могла допомогти утворенню надмасивних чорних дір... | ||
23:02, 30 липня 2024 р. Нове астрофізичне дослідження вказує на існування невідомого в... | ||
20:05, 25 липня 2024 р. Темна матерія летить попереду звичайної під час зіткнення мега... | ||
21:17, 12 липня 2024 р. "Габбл" відстежив темну матерію в карликовій галактиці | ||