Poznáte staré príslovie: „Ak chcete niečo skryť, dajte to na očiach?“ Podľa nového návrhu dvoch profesorov fyziky môže byť táto logika dôvodom, prečo sa vedci tak dlho snažili nájsť záhadnú masu, o ktorej sa predpokladá, že tvorí 27% hmoty vo vesmíre.
Stručne povedané, títo dvaja fyzici sa domnievajú, že temnú hmotu možno nájsť rovnakým spôsobom, ako nájdete najrýchlejšiu cestu do práce: konzultáciou s Global Positioning System.
Andrei Derevianko z Nevadskej univerzity, Reno a Maxim Pospelov z University of Victoria a Perimeter Institute for Theoretical Physics v Kanade navrhli túto metódu začiatkom tohto roka na sérii renomovaných vedeckých konferencií, kde sa stretli so všeobecným súhlasom. ,
Ich nápad si vyžaduje použitie satelitov GPS a iných sietí atómových hodín a porovnanie ich času s cieľom zistiť nezrovnalosti. Derevianko a Pospelov naznačujú, že temná hmota by mohla mať rušivý vplyv na atómové hodiny, a že pri pohľade na existujúce siete atómových hodín by bolo možné prostredníctvom ich výrazného podpisu spozorovať vrecká temnej hmoty.
Obaja začínajú testovať túto teóriu analýzou hodinových údajov z 30 satelitov GPS, ktoré používajú atómové hodiny na každodennú navigáciu. Korelované siete atómových hodín, ako napríklad GPS a niektoré už existujúce pozemné siete, sa môžu použiť ako výkonný nástroj na vyhľadávanie temnej hmoty topologického defektu, kde sa pôvodne synchronizované hodiny stanú desynchronizované.
"Napriek solídnym pozorovacím dôkazom o existencii temnej hmoty zostáva jej podstata záhadou," uviedol Derevianko, profesor Vysokej školy prírodných vied na univerzite. „Niektoré výskumné programy v oblasti fyziky častíc predpokladajú, že temná hmota sa skladá z hmoty podobnej ťažkým časticiam. Tento predpoklad nemusí byť pravdivý a existuje značný záujem o alternatívy. “
Ich návrh vychádza z myšlienky, že temná hmota by mohla pochádzať z trhlín v kvantových poliach vesmíru, ktoré by mohli narušiť také základné vlastnosti, ako je hmotnosť elektrónu, a majú vplyv na spôsob merania času. To predstavuje zlom v porovnaní s bežnejším názorom, že tmavá hmota pozostáva zo subatomárnych častíc, ako sú WIMP a axióny.
"Náš výskum sleduje myšlienku, že temná hmota môže byť usporiadaná ako veľká zbierka topologických defektov alebo energetických prasklín podobná plynom," uviedol Derevianko. „Navrhujeme odhaliť defekty, temnú hmotu, keď sa cez nás prechádzajú sieťou citlivých atómových hodín. Myšlienkou je, že ak hodiny vychádzajú zo synchronizácie, vedeli by sme, že temná hmota, topologická vada, prešla. V skutočnosti predpokladáme použitie konštelácie GPS ako najväčšieho detektora temnej hmoty vytvoreného človekom. “
Derevianko spolupracuje na analýze údajov GPS s Geoffom Blewittom, riaditeľom Nevodského geodetického laboratória, tiež na Vysokej škole prírodných vied na Nevadskej univerzite v Rene. Geodetické laboratórium vyvíjalo a udržiava najväčšie stredisko na spracovanie údajov GPS na svete, ktoré je schopné nepretržite spracovávať informácie z približne 12 000 staníc po celom svete, 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
Blewitt, tiež fyzik, vysvetlil, ako môže rad atómových hodín odhaliť temnú hmotu.
"Vieme, že temná hmota tam musí byť, napríklad, pretože je vidieť, že ohýba svetlo okolo galaxií, ale nemáme žiadne dôkazy o tom, z čoho by sa mohla vyrobiť," uviedol. „Keby tam nebola temná hmota, normálna hmota, o ktorej vieme, by nestačila na to, aby ohýbala svetlo tak, ako to robí. To je len jeden zo spôsobov, ako vedci vedeli, že niekde v galaxii existuje obrovské množstvo temnej hmoty. Jednou z možností je, že tmavá hmota v tomto plyne nemusí byť vyrobená z častíc, ako je normálna hmota, ale z makroskopických nedokonalostí v tkanive časopriestoru.
„Zem prechádza týmto plynom, keď obieha okolo galaxie. Takže pre nás by sa tento plyn javil ako galaktický vietor temnej hmoty fúkajúci cez Zemský systém a jeho satelity. Keď sa tmavá hmota fúka, občas by to spôsobilo, že hodiny systému GPS zmiznú zo synchronizácie so vzorkou rozprávania počas približne 3 minút. Ak temná hmota spôsobí, že hodiny prestanú byť synchronizované o viac ako miliardtinu sekundy, mali by sme byť schopní takéto udalosti ľahko zistiť. “
"Tento druh práce môže byť transformatívny vo vede a mohol by úplne zmeniť spôsob, akým uvažujeme o našom vesmíre," uviedol Jeff Thompson, fyzik a dekan vysokej školy vedy univerzity. „Andrei je fyzikom svetovej úrovne a už prispel k fyzike. Je úžasné sledovať úžasnú prácu, ktorá pochádza od neho a jeho skupiny. “
Derevianko vyučuje kvantovú fyziku a príbuzné predmety na univerzite v Nevade v Rene. Je autorom viac ako 100 publikovaných publikácií z oblasti teoretickej fyziky. Je členom Americkej fyzickej spoločnosti, Simonsom z oblasti teoretickej fyziky a Fulbrightovým učencom. Medzi rôznymi výskumnými témami prispel k vývoju niekoľkých nových tried atómových hodín a testom presnosti základných symetrií s atómami a molekulami.
Ich výskum sa objavil začiatkom tohto týždňa v online verzii vedeckého časopisu Prírodná fyzika, pred tlačenou verziou.
