Detektor temné hmoty detekuje první signály

Detektor temné hmoty detekuje první signály
Detektor temné hmoty detekuje první signály
Anonim

Vědci z Centra kompetence ve fyzice temné hmoty a University of Western Australia vytvořili nový typ detektoru gravitačních vln. Přístroj nedávno zaznamenal dvě vzácné události, které by mohly být signály temné hmoty. Alternativní vysvětlení: jedná se o signály z prvotních černých děr nebo dokonce o projev vnějšího rušení.

Dodáváme, že tyto signály nemůže zachytit většina stávajících detektorů gravitačních vln. Nikdy předtím se nezaregistrovali. Vědci publikovali zprávu o výsledcích získaných ve vědeckém časopise Physical Review Letters.

Gravitační vlny jsou změny v gravitačním poli, které se šíří vesmírem ve formě vln na plátně časoprostoru. Objevují se v důsledku pohybu masivních předmětů, například černých děr.

Existenci gravitačních vln předpovídala obecná relativita před více než stoletím. Fyzici dokázali tyto velmi slabé poruchy detekovat pomocí speciálních ultrazvukových detektorů až v roce 2015, za což v roce 2017 získali Nobelovu cenu za fyziku.

Gravitační vlny zaznamenané v roce 2015 byly signálem z masivní černé díry vzniklé sloučením dvou menších černých děr.

Od roku 2015 detektory opakovaně zaznamenávají signály z gravitačních vln. Podle australských vědců (autorů nového detektoru) však současná generace detektorů gravitačních vln dokáže zachytit pouze nízkofrekvenční vlny. Metody detekce vysokofrekvenčních gravitačních vln zůstávají v astrofyzice neprozkoumané a extrémně obtížné, uvádí se v tiskové zprávě University of Western Australia.

Jen pro registraci vysokofrekvenčních gravitačních vln byl v kompetenčním centru v oblasti fyziky temné hmoty vytvořen detektor. Detektor je rezonátorem hromadných akustických vln na bázi křemenného krystalu - křemenného oscilátoru.

Když jím procházejí akustické vlny, křemenný kotouč vibruje vysokou frekvencí. Křemenný krystal s piezoelektrickými vlastnostmi převádí akustické vibrace na elektrický náboj. Tento náboj odebírají dvě elektricky vodivé desky přitlačené na křemenný kotouč. Přenášejí elektrický signál do supravodivého kvantového interferenčního zařízení, které signál zesiluje, aby jej detektor mohl zachytit.

Celá tato struktura je umístěna uvnitř několika radiačních štítů, které ji chrání před rušením ve formě vnějšího elektromagnetického záření, a je ochlazena téměř na absolutní nulu. Takový detektor dokáže detekovat signály z gravitačních vln o frekvencích v megahertzovém rozsahu.

Australští vědci testovali svůj detektor 153 dní. To byla celková doba dvou zasedání experimentu, které vědci provedli v květnu a listopadu 2019.

Během těchto relací nový detektor gravitačních vln zaznamenal dvě vzácné vysokofrekvenční události. Signály s frekvencí asi pět megahertzů byly zaznamenány 12. května a 27. listopadu.

Odkud tyto signály pocházejí, je stále neznámé, ale vědci naznačují, že kandidáti temné hmoty - částice, které teoretici nazývají WIMP - takto interagovali se svým detektorem.

Je však možné, že signál přijímaný detektorem není vůbec gravitační vlna, ale projev přítomnosti nabitých částic nebo nahromadění mechanického napětí v detektoru nebo událost meteoritu nebo vnitřní atomový proces krystal, říkají autoři detektoru.

Navzdory nejistotě ohledně přijímaných signálů jsou vědci z Centra kompetence ve fyzice temné hmoty a University of Western Australia optimističtí.

„V této práci jsme poprvé ukázali, že tato zařízení lze použít jako vysoce citlivé detektory gravitačních vln,“říká Michael Tobar z University of Western Australia. Vysokofrekvenční gravitační vlny na těchto frekvencích a máme v plánu rozšířit schopnosti našeho detektoru na ještě vyšších frekvencích, jaké ještě v žádném jiném experimentu nebyly. “

Vědci zdůrazňují, že vývoj technologie, kterou použili, by potenciálně mohl poskytnout první detekci gravitačních vln na tak vysokých frekvencích.

V dalším experimentu vědci použijí stejný křemenný detektor společně s mionovým detektorem kosmických částic.

Doporučuje: