Uluitor! Ceasurile atomice ultra-precise pot detecta oscilațiile materiei întunecate

Antonia Hendrik in Social la 26 octombrie 2020, 23:27

Pentru a putea urmări în cele din urmă materia întunecată care pare să constituie cea mai mare parte a materiei din Univers, oamenii de știință se echipează cu cele mai precise ceasuri atomice disponibile.

Ceasurile atomice ar putea oferi un progres masiv în ceea ce privește înțelegerea materiei întunecate și a efectelor sale asupra Universului.

Ceasurile optice sunt atât de precise încât ar putea dura aproximativ 20 de miliarde de ani - mai mult decât vârsta Universului şi să piardă sau să câștige o secundă.

Scopul oamenilor se ştiinţă este de a utiliza un ceas optic extrem de precis pentru a urmări oscilațiile emise atunci când „o particulă de materie întunecată interacționează cu o particulă de materie vizibilă, potrivit Phys.org.

Nu le-au pus încă în uz, dar noile cercetări vor folosi ceasurile pentru a vâna materia întunecată la o scară mică. Mai exact, ceasurile optice indică timpul măsurând micile modificări ale frecvenței pe măsură ce atomii câștigă sau pierd electroni sau, în acest caz, schimbarea frecvenței particulelor care interacționează cu materia întunecată.

Majoritatea cercetătorilor care studiază materia întunecată sunt convinși că aceasta este compusă din WIMPs (particule masive ce interacționează slab). Aceste particule produc rezultate extrem de similare cu datele pe care le avem deja cu privire la efectele materiei întunecate.

Încercările de a găsi interacțiuni între materia întunecată și ceasurile atomice ar putea descoperi interacțiunile dintre particulele candidate de materie întunecată de mărimea unui fascicul de atomi de argint.

Autorul principal Jun Ye, de la Universitatea din Colorado și Institutul Național de Standarde și Tehnologie, a declarat pentru Phys.org că „această lucrare ar reprezenta primele rezultate privind utilizarea ceasurilor atomice optice”.

Dacă interacțiunile dintre materia întunecată și materia vizibilă oscilează în limitele constrângerilor acceptate în prezent, este posibil ca experimentul lui Ye să o găsească în cele din urmă.

Dacă nu, Phys.org sugerează că oamenii de știință vor trebui să își rescrie studiile cu privire la materia întunecată pentru a include interacțiuni chiar mai slabe decât orice au văzut vreodată - iar vânătoarea de materie întunecată va reveni la punct de start.

Ceasurile atomice se bazează pe tranziția de energie apărută în cazul electronilor ce orbitează atomi. Astfel de tranziții se bazează pe constante fizice fundamentale, precum masa electronului. Un defect topologic, având un set diferit de câmpuri cuantice decât cele care ne sunt familiare, ar însemna că un ceas atomic ar funcționa diferit față de unul neafectat.

Astfel, cele două ar arăta timpul diferit, dar nu greșit, deoarece ceasul respectă regulile fizicii în care se regăsește

Autorii susțin că ceasurile atomice ar putea îmbunătăți de 1000 de ori limitele impuse în prezent pentru defectele topologice. De asemenea, aceștia sunt de părere că datele obținute de la ceasurile atomice deja existente ar putea fi reanalizate, în speranța că vor conține anomaliile pe care cercetătorii le propun.

O teorie bizară este cea conform căreia Universul conține defecte topologice, zone în care câmpurile cuantice nu au atins aceeași stare precum câmpul în care legile fizicii pe care le cunoaștem operează.

Defectele topologice, dacă au proprietățile potrivite și sunt prezente în număr necesar, pot să reprezinte soluția din spatele efectelor deja observate ale materiei întunecate. Existența acestora este pur teoretică, fiind ceva mai improbabilă decât existența WIMPs, dar poate fi testată.