Ми стали на один крок ближче до остаточного виявлення темної матерії
На полюванні
Темна матерія складає 85 відсотків всієї матерії у Всесвіті, але, не дивлячись на безліч астрофізичних доказів, що вказують на її існування, виявлення темної матерії досі виявилося неможливим, що означає, що ми дуже мало знаємо про це. Тепер два професори з Університету Невади, Рено (UNR) ефективно звузили полювання за невловимим речовиною.
Кілька гіпотетичних форм для темної матерії знаходяться на столі, але команда УНР Андрія Дерев'янко і Джефф Блевітта підозрюють, що вона виникає з квантових полів для формування макроскопічних об'єктів. Ідея полягає в тому, що темна матерія зливається в форму пухирців або стін, які поширюються через сонячну систему і за її межі. З цією метою вони вирішили шукати будь-які докази того, що такий об'єкт перетинає шлях Землі.
Думка команди полягала в тому, щоб зосередитися на надважких полях темної матерії, які можуть викликати зміни в фундаментальних константах природи, наприклад, маси кварків, електронів і електричних зарядів. Такі зрушення в природних константах можуть змінювати рівні атомної енергії, які команда мала намір виміряти, контролюючи атомні частоти. GPS-супутники покладаються на точні сигнали синхронізації, що надаються атомним годинником, тому вони були природним чином підходять для розслідування.
«Це схоже на стіну, що рухається через мережу годин, що викликає хвилю атомних часових збоїв, що поширюються через систему GPS при галактичних швидкостях», - сказав Дерев'янко в інтерв'ю Nevada Today. «Ідея полягає в тому, що, коли скупчення перекривається з нами, воно тягне на маси частинок і сили, що діють між частинками. Майте на увазі, що ця тяга дійсно слабка, інакше ми б це помітили. Однак надчутливі пристрої, такі як атомний годинник, можуть бути чутливі до таких навантажень».
Перетин доменів. Оскільки доменна стінка проходить через сузір'я Глобальної системи позиціонування при швидкостях галактик, v g ~ 300 км з-1, вона обурює атомний годинник на борту супутників, викликаючи корелювати поширення збоїв через мережу. Червоні супутники взаємодіяли з доменної стінкою і демонструють зміщення за часом у порівнянні з сірими супутниками. Зображення згенеровано з використанням програмного забезпечення Mathematica48. Зображення: Nature Communications
Галактики темної матерії є гіпотетичною частиною галактик, які оточують диск і простягаються далеко за межі видимої галактики. Якщо у Чумацького Шляху є ореол темної матерії, Земля рухається через нього зі швидкістю 300 кілометрів на секунду (186 миль в секунду) або на одну тисячну швидкість світла. У спробі виявити темну матерію команда вчених шукала хронічні збої, які могли виникнути, коли Земля і супутники рухалися через гало Чумацький Шлях.
Вони переглянули дані за 16 років з 32 супутників в мережі GPS шириною 50 000 кілометрів (31 000 миль), а також наземне GPS-обладнання, яке оновлювалося кожні 30 секунд. Світові ресурси, в тому числі лабораторії Лабораторії реактивного руху НАСА, були використані для обробки цих даних, і Деревіанко поділився результатами досліджень команди з Nevada Today: «Домігшись цих архівних даних, ми не виявили ніяких доказів для доменних стінок надлегкої темної матерії при наш поточний рівень чутливості."
Звуження поля
Якщо б ми зрозуміли форму, розмір і поведінку темної матерії, ми могли б розблокувати секрети того, як утворюються галактики, і навіть дізнатися, як еволюціонувала Всесвіт, тому висновки команди UNR можуть здатися такими, що розчаровують на поверхні.
Проте, дослідження виявлення темної матерії полягає не тільки в досягненні індивідуальних висновків, а в тому, щоб допомогти сформувати дослідження, яке буде далі, і, як зазначив Дерев'янко, дослідження групи УНР усуває ряд можливостей для такого типу моделей темної матерії.
Крім того, дослідники, можливо, були на правильному шляху, але просто використовували обладнання, яке недостатньо чутливо для виявлення темної матерії.
«Хоча немає ніяких переконливих доказів після перегляду 16-річних даних, можливо, що взаємодія слабкіше або що дефекти перетинаються із Землею рідше», - сказав Бенджамін Робертс, провідний автор статті команди, який був опублікованій в Nature Communications, повідомляє Nevada Today . «Деякі маркери вказують, що це може бути менший дефект».
Будь-яке нове дослідження темної матерії цінно, навіть коли все, що він говорить нам, це не дивитися, точка, що не втрачена Дерев'янко: «Ми ще один крок ближче до виявлення того, як виявити темну матерію, і в кінцевому підсумку визначити більше точно, що це таке, яким воно є.»
Література: Фізика, природні комунікації, Невада сьогодні
