Detektor tamne materije detektira prve signale

Detektor tamne materije detektira prve signale
Detektor tamne materije detektira prve signale
Anonim

Istraživači Centra za kompetenciju u fizici tamnih materija i Univerziteta u Zapadnoj Australiji stvorili su novu vrstu detektora gravitacionih talasa. Instrument je nedavno zabilježio dva rijetka događaja koji bi mogli biti signali tamne materije. Alternativno objašnjenje: to su signali iz iskonskih crnih rupa ili čak manifestacija vanjskih smetnji.

Dodajemo da ove signale ne može uhvatiti većina postojećih detektora gravitacijskih valova. Nikada se prije nisu registrirali. Naučnici su objavili izvještaj o rezultatima dobijenim u naučnom časopisu Physical Review Letters.

Gravitacijski valovi su promjene u gravitacijskom polju koje se šire kroz svemir u obliku valova na platnu prostor-vremena. Pojavljuju se zbog kretanja masivnih objekata, na primjer, crnih rupa.

Opsta relativnost je prije više od jednog stoljeća predvidjela postojanje gravitacijskih valova. Fizičari su uspjeli otkriti ove vrlo slabe smetnje uz pomoć posebnih ultraosjetljivih detektora tek 2015. godine, za što su 2017. dobili Nobelovu nagradu za fiziku.

Gravitacijski valovi zabilježeni 2015. godine bili su signal velike crne rupe nastale spajanjem dvije manje crne rupe.

Od 2015. detektori su više puta snimali signale gravitacijskih valova. Međutim, prema australijskim naučnicima (autori novog detektora), trenutna generacija detektora gravitacionih talasa može pokupiti samo niskofrekventne talase. Metode za otkrivanje visokofrekventnih gravitacionih talasa ostaju neistražene i izuzetno teške u astrofizici, navodi se u saopštenju za medije sa Univerziteta Zapadne Australije.

Samo za registriranje visokofrekventnih gravitacijskih valova, u Centru kompetencija stvoren je detektor iz područja fizike tamne materije. Detektor je rezonator velikih akustičnih valova na bazi kvarcnog kristala - kvarcnog oscilatora.

Kvarcni disk vibrira velikom frekvencijom kada kroz njega prolaze zvučni valovi. Kvarcni kristal s piezoelektričnim svojstvima pretvara akustične vibracije u električni naboj. Ovaj naboj preuzimaju dvije elektroprovodne ploče pritisnute na kvarcni disk. Oni prenose električni signal na supravodljivi uređaj za kvantne smetnje, koji pojačava signal tako da ga detektor može pokupiti.

Cijela ova konstrukcija smještena je unutar nekoliko zračnih štitova koji je štite od smetnji u obliku vanjskog elektromagnetskog zračenja i hladi se gotovo do apsolutne nule. Takav detektor može detektirati signale gravitacijskih valova s frekvencijama u megahertznom rasponu.

Australijski naučnici testirali su svoj detektor 153 dana. Ovo je ukupno trajanje dvije sesije eksperimenta koje su istraživači proveli u maju i novembru 2019.

Tokom ovih sesija, novi detektor gravitacionih talasa snimio je dva rijetka događaja visoke frekvencije. Signali frekvencije oko pet megaherca zabilježeni su 12. maja i 27. novembra.

Odakle su ti signali još uvijek nepoznati, ali znanstvenici sugeriraju da su kandidati tamne materije - čestice koje teoretičari nazivaju WIMP - na ovaj način stupili u interakciju sa svojim detektorom.

Međutim, moguće je da signal koji detektor prima uopće nije gravitacijski val, već manifestacija prisutnosti nabijenih čestica ili nakupljanja mehaničkog naprezanja u detektoru, ili događaj meteorita, ili unutarnji atomski proces kristala, kažu autori detektora.

Uprkos nedostatku izvjesnosti o primljenim signalima, naučnici iz Centra kompetencije za fiziku tamnih materija i Univerziteta u Zapadnoj Australiji su optimistični.

"U ovom smo radu prvi put pokazali da se ovi uređaji mogu koristiti kao visoko osjetljivi detektori gravitacionih talasa", kaže Michael Tobar sa Univerziteta u Zapadnoj Australiji. sposobnosti našeg detektora na još veće frekvencije koje do sada nisu viđene ni u jednom drugom eksperimentu."

Znanstvenici naglašavaju da bi razvoj tehnologije koju su koristili mogao potencijalno omogućiti prvo otkrivanje gravitacijskih valova na tako visokim frekvencijama.

U sljedećem eksperimentu istraživači će koristiti isti kvarcni detektor zajedno sa muonskim detektorom kosmičkih čestica.

Preporučuje se: