Detektor temne snovi zazna prve signale

Detektor temne snovi zazna prve signale
Detektor temne snovi zazna prve signale
Anonim

Raziskovalci na Centru kompetenc za fiziko temnih snovi in Univerzi v Zahodni Avstraliji so ustvarili novo vrsto detektorja gravitacijskih valov. Instrument je pred kratkim zabeležil dva redka dogodka, ki bi lahko bila signal temne snovi. Alternativna razlaga: to so signali iz prvotnih črnih lukenj ali celo manifestacija zunanjih motenj.

Dodamo, da teh signalov večina obstoječih detektorjev gravitacijskih valov ne more ujeti. Še nikoli se niso registrirali. Znanstveniki so objavili poročilo o rezultatih, pridobljenih v znanstveni reviji Physical Review Letters.

Gravitacijski valovi so spremembe v gravitacijskem polju, ki se širijo po vesolju v obliki valov na platnu prostor-čas. Pojavijo se zaradi premikanja masivnih predmetov, na primer črnih lukenj.

Obstoj gravitacijskih valov je splošna relativnost napovedala pred več kot stoletjem. Fiziki so lahko s pomočjo posebnih ultra občutljivih detektorjev odkrili te zelo šibke motnje šele leta 2015, za kar so leta 2017 prejeli Nobelovo nagrado za fiziko.

Gravitacijski valovi, zabeleženi leta 2015, so bili signal velike črne luknje, ki je nastala z združitvijo dveh manjših črnih lukenj.

Od leta 2015 detektorji večkrat beležijo signale gravitacijskih valov. Vendar pa po mnenju avstralskih znanstvenikov (avtorjev novega detektorja) trenutna generacija detektorjev gravitacijskih valov lahko ujame le nizkofrekvenčne valove. Metode za odkrivanje visokofrekvenčnih gravitacijskih valov ostajajo v astrofiziki neraziskane in izredno težke, piše v sporočilu za javnost Univerze v Zahodni Avstraliji.

Samo za registracijo visokofrekvenčnih gravitacijskih valov je bil v Centru kompetenc ustvarjen detektor na področju fizike temne snovi. Detektor je resonator množičnih akustičnih valov na osnovi kremenovega kristala - kremenčevega oscilatorja.

Kremenčev disk vibrira pri visoki frekvenci, ko skozi njega prehajajo zvočni valovi. Kremenčev kristal s piezoelektričnimi lastnostmi pretvori zvočne vibracije v električni naboj. Ta naboj prevzamejo dve električno prevodni plošči, pritisnjeni na kremenčevo ploščo. Prenašajo električni signal na superprevodno kvantno motnjo, ki ojača signal, tako da ga detektor lahko zazna.

Celotna struktura je postavljena v več sevalnih ščitov, ki jo ščitijo pred motnjami v obliki zunanjega elektromagnetnega sevanja in se ohladijo skoraj do absolutne ničle. Tak detektor lahko zazna signale iz gravitacijskih valov s frekvencami v megahertnem območju.

Avstralski znanstveniki so svoj detektor testirali 153 dni. To je bilo skupno trajanje dveh sej poskusa, ki so jih raziskovalci izvedli maja in novembra 2019.

Med temi sejami je nov detektor gravitacijskih valov zabeležil dva redka visokofrekvenčna dogodka. Signali s frekvenco približno pet megahercev so bili zabeleženi 12. maja in 27. novembra.

Od kod prihajajo ti signali, še vedno ni znano, vendar znanstveniki kažejo, da so kandidati temne snovi - delci, ki jih teoretiki imenujejo WIMP - na tak način sodelovali z detektorjem.

Možno pa je, da signal, ki ga sprejme detektor, sploh ni gravitacijski val, ampak manifestacija prisotnosti nabitih delcev ali kopičenja mehanskih obremenitev v detektorju, ali dogodek meteorita ali notranji atomski proces kristala, pravijo avtorji detektorja.

Kljub pomanjkanju gotovosti glede prejetih signalov so znanstveniki iz Centra kompetenc za fiziko temnih snovi in Univerze v Zahodni Avstraliji optimistični.

"V tem delu smo prvič dokazali, da se te naprave lahko uporabljajo kot zelo občutljivi detektorji gravitacijskih valov," pravi Michael Tobar z Univerze v Zahodni Avstraliji. zmožnosti našega detektorja za še višje frekvence, ki jih doslej še niso videli v nobenem drugem poskusu."

Znanstveniki poudarjajo, da bi razvoj tehnologije, ki so jo uporabili, lahko potencialno zagotovil prvo zaznavanje gravitacijskih valov pri tako visokih frekvencah.

V naslednjem poskusu bodo raziskovalci uporabili isti kremenčev detektor skupaj z muonskim detektorjem kozmičnih delcev.

Priporočena: