Grafit-levitační satelit by mohl konečně najít temnou hmotu

Předpokládá se, že temná hmota převyšuje pravidelnou hmotu faktorem pěti ku jedné – tak proč nemůžeme najít věci? Nová studie navrhuje hledat to z vesmíru pomocí satelitu obsahujícího levitující kus grafitu a laser.

Temná hmota je neviditelnou látkou, o které se teorie říká, že je všude kolem nás. Astronomická pozorování v zásadě nedávají smysl na základě množství hmoty, které můžeme vidět, což vedlo astrofyziky k vývoji modelů, které zahrnovaly obrovské množství zvláštních věcí, které jsme nemůžu vidět. Tato podivná věc interaguje pouze s běžnou hmotou a světlem skrze jeho gravitační vliv.

Vědci provádějí experimenty po celá desetiletí, aby se pokusili najít temnou hmotu, ale zatím nebyl definitivně detekován žádný signál. Fyzici na University of Southampton vyvinuli nové zařízení, které by mohlo hledat záhadnou záležitost jedinečným způsobem.

Experiment by byl samostatný na malém satelitu, tzv. Cubesat měří pouze 10 x 10 x 7 cm (3,9 x 3,9 x 2,8 palce) a váží 1,5 kg (3,3 lb). Uvnitř by byl malý list grafitu o hmotnosti asi 1 gramu (0,04 oz), který se levitován pomocí magnetické pasti. Laser je papršen směrem k detektoru fotonu na opačné straně, přičemž plovoucí grafit blokuje světlo.

Myšlenka je taková, že jak se vlny tmavé hmoty praní nad satelitem, jeho gravitační vliv by se kolísal levitačním grafitem. To by způsobilo, že se do detektoru odrazí různá množství světla, což by týmu umožnilo určit přítomnost a vlastnosti temné hmoty.

„Takže jak satelitní obíhá obíhající Zemi, a následně prostřednictvím temné hmoty Halo předpovídané, že bude přítomen v galaxii, naše pasti – zaměřené ve třech různých směrech – by obdržely různé množství toku temné hmoty,“ Tim Fuchs, fyzik na univerzitě Southamptonu, říká New Atlas. „Oběry slunce a Země přes galaxii to dělají tak, že jsme s určitou rychlostí s ohledem na halo temné hmoty.“ Viděli jste to jako „vítr tmavé hmoty“ a tlačit náš grafit jako plachta s periodickými variacemi podél oběžné dráhy. “

Existuje mnoho různých forem, které by mohla mít tmavá hmota, s různými vlastnostmi, včetně jeho hmoty, jak reaguje na síly, jako je elektromagnetismus, a jak silně interaguje s pravidelnou hmotou nebo dokonce jinými částicemi temné hmoty. V průběhu desetiletí byly provedeny různé experimenty k lovu konkrétních typů na základě teoretických vlastností.

Jedna metoda vyhledávání předpokládá, že temná hmota velmi zřídka interaguje s běžnou hmotou. Pokusy jako Lux a Xenon1T jsou navrženy tak, aby tyto kandidáty, známé jako slabě interagující masivní částice (wimpy), uvnitř obrovské nádrže kapalného xenonu. To je izolováno proti jakémukoli vnějšímu rušení tím, že je umístěn v kryogenní komoře, která je ponořena do nádrže s vodou, která je pohřbena pod horou. Ve vzácných případech, kdy se Wimp narazí na atom xenon, by vydalo záblesk světla, které by citlivé detektory kolem nádrže mohly vyzvednout.

Tyto experimenty však v průběhu let ještě musí nic odhalit. Ale možná je to proto, že temná hmota ve skutečnosti interaguje s běžnými hmotami častěji, než jí dáváme uznání. Nalezení této verze temné hmoty může být vhodnější pro vesmírné experimenty, kde je fyzicky méně věcí, do které se narazí.

„Pokud existuje dostatečná hustota částic tmavé hmoty, které mají dostatečně vysokou.“ [interaction rate]by byli chráněni před detekcí na základě Země buď atmosférou, nebo jakýmkoli jiným typem zátěže – tj. Hory, které chrání experimenty před jinými signály, například v tekutých xenonových experimentech v italských Alpách, “říká nám Fuchs.

Samozřejmě existuje každá šance, že tento satelitní experiment nezjistí ani temnou hmotu, ale mít více týmů, které se dívají na více místech, posílí naše šance na jeden den nalezení této nepolapitelné látky.

Očekává se, že satelit bude spuštěn na oběžné dráze začátkem příštího roku, kde bude provádět své experimenty po dobu dvou let.

Tým popisuje projekt ve videu níže.

Zdroj: Southampton University