Mokslininkai taiko 2 naujus kvantinius metodus, norėdami sugauti tamsiosios medžiagos įtariamuosius
admin 
Tamsiosios medžiagos medžioklė taps daug vėsesnė. Mokslininkai kuria superšaltą kvantinę technologiją, siekdami sumedžioti sunkiausius ir paslaptingiausius Visatos daiktus, kurie šiuo metu yra viena didžiausių mokslo paslapčių.
Nepaisant to, kad Juodoji medžiaga Maždaug šešis kartus viršija įprastos medžiagos kiekį mūsų visatoje, mokslininkai nežino, kas tai yra. Taip yra bent iš dalies dėl to, kad joks žmonijos sukurtas eksperimentas niekada negalėjo to aptikti.
Norėdami išspręsti šią mįslę, mokslininkai iš kelių JK universitetų susibūrė į komandą, kad sukurtų du jautriausius tamsiosios medžiagos detektoriai kada nors įsivaizdavo. Kiekvienas eksperimentas ieškos skirtingos hipotetinės dalelės, kuri gali sudaryti tamsiąją medžiagą. Nors dalelės turi kai kurias tas pačias savybes, jos taip pat turi keletą radikaliai skirtingų savybių, todėl joms reikia skirtingų aptikimo metodų.
Abiejuose eksperimentuose naudojama įranga yra tokia jautri, kad komponentai turi būti atšaldyti iki tūkstantosios laipsnio dalies absoliutus nulis, teorinė ir nepasiekiama temperatūra, kuriai esant bet koks atominis judėjimas nutrūktų. Šis aušinimas turi įvykti, kad būtų išvengta trikdžių arba „triukšmo“, kurį sukelia pasaulis, gadinantis matavimus.
Susijęs: „Nemirtingos žvaigždės“ galėtų mėgautis tamsiąja medžiaga Paukščių Tako širdyje
„Mes naudojame kvantines technologijas esant itin žemai temperatūrai, kad sukurtume iki šiol jautriausius detektorius“, – komandos narys Samuli Autti iš Lankasterio universiteto. sakoma pranešime. „Tikslas yra stebėti šią paslaptingą medžiagą tiesiogiai laboratorijoje ir išspręsti vieną didžiausių mokslo mįslių.
Kaip tamsioji medžiaga paliko mokslininkus šaltyje
Tamsioji medžiaga yra didelė problema mokslininkams, nes nepaisant to, kad ji sudaro apie 80–85 proc. visata, jis mums lieka praktiškai nematomas. Taip yra todėl, kad tamsioji medžiaga nesąveikauja su šviesia ar „kasdiene“ medžiaga, o jei taip, ši sąveika yra reta arba labai silpna. O gal abu. Mes tiesiog nežinome.
Tačiau dėl šių savybių mokslininkai žino, kad tamsioji medžiaga negali būti sudaryta elektronų, protonų ir neutronų – visa tai yra barioninių dalelių šeimos dalis, kuri sudaro kasdienes medžiagas, tokias kaip žvaigždės, planetos, mėnuliai, mūsų kūnai, ledai ir šalia esanti katė. Visi „normalūs“ dalykai, kuriuos galime pamatyti.
Vienintelė priežastis, kodėl mes manome, kad tamsioji medžiaga apskritai egzistuoja, yra ta, kad ši paslaptinga medžiaga turi masę. Taigi jis sąveikauja su gravitacija. Tamsioji medžiaga per šią sąveiką gali paveikti įprastos materijos ir šviesos dinamiką, todėl galima daryti išvadą apie jos buvimą.
Astronomas Vera Rubin atrado tamsiosios materijos buvimą, anksčiau mokslininko Fritzo Zwicky teoriškai išsakytą, nes ji matė, kad kai kurios galaktikos sukasi taip greitai, kad jei jų vienintelė gravitacinė įtaka būtų matoma, barioninė medžiaga, jos prasiskristų. Tačiau mokslininkai tikrai nori ne išvados, o teigiamo tamsiosios medžiagos dalelių aptikimo.
Viena iš hipotetinių dalelių, šiuo metu įtariama kaip pagrindinė tamsiosios medžiagos įtariamoji, yra labai šviesioji.aksija.„Mokslininkai taip pat teigia, kad tamsioji medžiaga gali būti sudaryta iš masyvesnių (vis dar nežinomų) naujų dalelių, kurių sąveika tokia silpna, kad mes jų dar nepastebėjome.
Ir ašys, ir šios nežinomos dalelės turėtų itin silpną sąveiką su medžiaga, kurią teoriškai būtų galima aptikti naudojant pakankamai jautrią įrangą. Tačiau du pagrindiniai įtariamieji reiškia du tyrimus ir du eksperimentus. Tai būtina, nes dabartinės tamsiosios medžiagos paieškos paprastai sutelkiamos į dalelių masę nuo 5 iki 1000 kartų didesnę už vandenilio atomo masę. Tai reiškia, kad jei tamsiosios medžiagos dalelės yra šviesesnės, jos gali būti praleistos.
Eksperimentas „Quantum Enhanced Superfluid Technologies for Dark Matter and Cosmology“ (QUEST-DMC) sukurtas siekiant aptikti įprastą materiją, susidūrusią su tamsiosios medžiagos dalelėmis silpnai sąveikaujančių nežinomų naujų dalelių pavidalu, kurių masė yra nuo 1% iki kelių kartų didesnė už vandenilio atomas. QUEST-DMC naudoja superskystį helio-3, lengvą ir stabilų izotopą helis su dviejų protonų ir vieno neutrono branduoliu, atšaldomu į makroskopinę kvantinę būseną, kad būtų pasiektas rekordinis jautrumas nustatant itin silpną sąveiką.
Tačiau QUEST-DMC nesugebėtų pastebėti itin lengvų ašių, kurių masė yra milijardus kartų lengvesnė už vandenilio atomą. Tai taip pat reiškia, kad tokios ašys nebūtų aptinkamos jų sąveika su įprastomis medžiagos dalelėmis.
Tačiau manoma, kad tai, ko jiems trūksta masės, aksionai turi sudaryti jų skaičių, o šių hipotetinių dalelių, kaip manoma, yra labai daug. Tai reiškia, kad geriau jų ieškoti įtaria tamsiąją medžiagą naudojant kitą parašą: mažytį elektrinį signalą, atsirandantį dėl aksionų nykimo magnetiniame lauke.
Jei toks signalas egzistuoja, norint jį aptikti, detektorius reikia ištempti iki didžiausio jautrumo lygio, leidžiamo pagal kvantinės fizikos taisykles. Komanda tikisi, kad jų kvantiniai jutikliai paslėptam sektoriui (QSHS) kvantinis stiprintuvas galėtų tai padaryti.
Jei esate JK, visuomenė gali peržiūrėti QSHS ir QUEST-DMC eksperimentus adresu Lankasterio universiteto vasaros mokslo paroda. Lankytojai taip pat galės pamatyti, kaip mokslininkai daro išvadą apie tamsiosios medžiagos buvimą galaktikose, naudodami giroskopą, kuris keistai juda dėl nematomo kampinio impulso.
Be to, parodoje eksponuojamas apšviečiamas praskiedimo šaldytuvas, rodantis itin žemas temperatūras, reikalingas kvantinėms technologijoms, o jos modelis tamsiosios medžiagos dalelių susidūrimo detektorius parodo, kaip elgtųsi mūsų visata, jei tamsioji medžiaga sąveikautų su medžiaga ir šviesa taip, kaip kasdieninė medžiaga.
Žurnale buvo paskelbti komandos dokumentai, kuriuose išsamiai aprašomi QSHS ir QUEST-DMC eksperimentai Europos fizinis žurnalas C ir popierinės saugyklos svetainėje arXiv.
