Detectorul de materie întunecată detectează primele semnale

Detectorul de materie întunecată detectează primele semnale
Detectorul de materie întunecată detectează primele semnale
Anonim

Cercetătorii de la Centrul de competență în fizica materiei întunecate și de la Universitatea din Australia de Vest au creat un nou tip de detector de unde gravitaționale. Instrumentul a înregistrat recent două evenimente rare, care ar putea fi semnale ale materiei întunecate. O explicație alternativă: acestea sunt semnale din găurile negre primordiale sau chiar manifestarea interferenței externe.

Adăugăm că aceste semnale nu pot fi captate de majoritatea detectoarelor de unde gravitaționale existente. Nu s-au mai înregistrat niciodată. Oamenii de știință au publicat un raport cu privire la rezultatele obținute în revista științifică Physical Review Letters.

Undele gravitaționale sunt modificări ale câmpului gravitațional care se propagă prin spațiul cosmic sub formă de unde pe pânza spațiului-timp. Ele apar datorită mișcării obiectelor masive, de exemplu, găurile negre.

Existența undelor gravitaționale a fost prezisă de relativitatea generală în urmă cu peste un secol. Fizicienii au reușit să detecteze aceste tulburări foarte slabe cu ajutorul detectoarelor speciale ultrasunete abia în 2015, pentru care au primit Premiul Nobel pentru fizică în 2017.

Undele gravitaționale înregistrate în 2015 au fost un semnal dintr-o gaură neagră masivă creată prin fuziunea a două găuri negre mai mici.

Din 2015, detectoarele au înregistrat în mod repetat semnale de la unde gravitaționale. Cu toate acestea, potrivit oamenilor de știință australieni (autorii noului detector), generația actuală de detectoare de unde gravitaționale nu poate prelua decât unde de joasă frecvență. Metodele de detectare a undelor gravitaționale de înaltă frecvență rămân neexplorate și extrem de dificile în astrofizică, potrivit unui comunicat al Universității din Australia de Vest.

Doar pentru a înregistra unde gravitaționale de înaltă frecvență, la Centrul de competență a fost creat un detector în domeniul fizicii materiei întunecate. Detectorul este un rezonator de unde acustice în vrac bazat pe un cristal de cuarț - un oscilator de cuarț.

Un disc de cuarț vibrează la o frecvență ridicată atunci când undele acustice trec prin el. Un cristal de cuarț cu proprietăți piezoelectrice transformă vibrațiile acustice într-o încărcare electrică. Această încărcare este preluată de două plăci conductoare electric presate pe un disc de cuarț. Acestea transmit un semnal electric către un dispozitiv de interferență cuantică supraconductoare, care amplifică semnalul astfel încât un detector să îl poată prelua.

Această întreagă structură este plasată în interiorul mai multor scuturi de radiații care o protejează de interferențe sub formă de radiații electromagnetice externe și este răcită la zero aproape absolut. Un astfel de detector poate detecta semnale de la unde gravitaționale cu frecvențe în intervalul megahertzului.

Oamenii de știință australieni și-au testat detectorul timp de 153 de zile. Aceasta a fost durata totală a celor două sesiuni ale experimentului pe care cercetătorii le-au desfășurat în mai și noiembrie 2019.

În timpul acestor sesiuni, un nou detector de unde gravitaționale a înregistrat două evenimente rare de înaltă frecvență. Semnalele cu o frecvență de aproximativ cinci megahertz au fost înregistrate pe 12 mai și 27 noiembrie.

De unde provin aceste semnale este încă necunoscut, dar oamenii de știință sugerează că candidații la materie întunecată - particule pe care teoreticienii le numesc WIMP - au interacționat cu detectorul lor în acest fel.

Cu toate acestea, este posibil ca semnalul primit de detector să nu fie deloc o undă gravitațională, ci o manifestare a prezenței particulelor încărcate sau a acumulării de solicitări mecanice în detector, sau a unui eveniment meteorit, sau a unui proces atomic intern de cristalul, spun autorii detectorului.

În ciuda lipsei de certitudine cu privire la semnalele primite, oamenii de știință de la Centrul de competență în fizica materiei întunecate și Universitatea din Australia de Vest sunt optimiști.

"În această lucrare, am demonstrat pentru prima dată că aceste dispozitive pot fi utilizate ca detectoare de unde gravitaționale foarte sensibile", spune Michael Tobar de la Universitatea din Australia de Vest. capabilitățile detectorului nostru la frecvențe și mai mari, care nu au fost văzute în niciun alt experiment până acum."

Oamenii de știință subliniază că dezvoltarea tehnologiei pe care au folosit-o ar putea furniza prima detectare a undelor gravitaționale la astfel de frecvențe înalte.

În următorul experiment, cercetătorii vor folosi același detector de cuarț împreună cu detectorul de muoni al particulelor cosmice.

Recomandat: