כללי, מחקר, טכנולוגיה

פיזיקאים המציאו דרך לזהות חומר אפל

היקום שלנו מעוצב על ידי משהו שאתה ואני לאאנחנו יכולים לצפות ישירות. חומר מסתורי זה, הנקרא חומר אפל, ממלא 85% מהיקום ואחראי למבנהו ולסידור הגלקסיות והכוכבים. מכיוון שחומר אפל אינו מתקשר עם אור, אך יש לו משקל, ניתן למדוד אותו בעקיפין בלבד - חומר אפל מכופף את אור הכוכבים עקב אפקט הכבידה, בדיוק כשזכוכית משבירה אור. האם פלא שהחומר המסתורי הזה תמה את המדענים במשך עשרות שנים. אך המדע אינו עומד במקום, והמחקר האחרון בתחום טכנולוגיות הקוונטים עשוי להתגלות כחוליה חיונית בפתיחת המסתורין של החומר האפל. לאחרונה, שיתוף פעולה של חוקרים אמריקאים פיתח מכשירים חדשים המשתמשים בסיביות מחשוב קוונטיות שיכולות לזהות אותות חלשים מכל אחד מהחלקיקים התת אטומיים. השיטה החדשה, מאמינים בפיזיקאים, תחפש עדויות לקיומו של חומר אפל פי 1000 מתמיד.

פיזיקאים פיתחו טכניקה לזיהוי מוחלט של חומר אפל

תגליות מדהימות

בזמן שהשוטטים עפים על פני כדור הארץ האדום, העולםפיזיקאים ממש מתנדנדים בתגליות מדעיות. לאחרונה דיווחו חוקרים ב- Fermilab על גילוי הסותר את המודל הסטנדרטי, מבנה תיאורטי המתאר את האינטראקציות האלקטרומגנטיות, החלשות והחזקות של כל החלקיקים האלמנטריים. על פי התוצאות שהתקבלו, מיואונים - שהם נמצאו בקרניים קוסמיות - מוסטים כאשר הם עוברים דרך שדה מגנטי, הסותר את התיאוריה ועשוי להיות סימן לקיומו של כוח טבע שאינו ידוע למדע.

במקביל, מדענים משיתוף הפעולה של בודפשט-מרסיי-וופרטל יישם שיטה חדשה לחישוב האינטראקציה של מיונים עם שדות מגנטיים. התוצאות שלהם, באופן מוזר, אישרו את חוסר הפגיעות של המודל הסטנדרטי, ואם הם מתבררים כנכונים, אין פער בין התאוריה לניסוי, מה שאומר שאין כוח טבע חדש.

חשוב לציין שהמחקרים שתוארו לעיל -רחוק מהיחידים באזור זה. לכן, תוצאות קודמות שהתקבלו ב- Collider Large Hadron (LHC) ב- CERN מצביעות גם על קיומה האפשרי של פיזיקה חדשה, ומדענים דנים הטילו לאחרונה ספק בקיומה של אנרגיה אפלה - כוח האמין שאחראי על התפשטות היקום.

ניסויים ב- CERN בקוליידר הגדול של חדרון מעידים גם (אם הם נכונים) שיש "פיזיקה חדשה".

כיום פיזיקאים עצמם אינם יכולים לומר דבר.ודאי (במיוחד לגבי קריסת המודל הסטנדרטי), מכיוון שכל התוצאות המתקבלות יצטרכו לבדוק פעמיים. תהליך זה, על פי מדענים, יכול להימשך שנה או שנה וחצי. כפי שאמר הפיזיקאי אנדריי גולוטווין, העובד במתאם הדרון הגדול, בראיון לטאס. נאוקה, "במהלך תקופה זו אושר או הוכחשה קיומה של" הפיזיקה החדשה ".

בינתיים, מדענים פועלים לאמתנראה כי פיזיקאים מאוניברסיטת שיקגו גיששו רמז למסתורין של חומר אפל, אשר - וזה המעניין ביותר - קשור לתוצאות שהושגו בפרמילאב.

האם אתה רוצה להתעדכן בחדשות האחרונות מעולם המדע והטכנולוגיה הגבוהה? הירשמו לערוץ החדשות שלנו בטלגרם כדי לא לפספס שום דבר מעניין!

איך לזהות חומר אפל?

איתור ישיר של חלקיקי חומר אפלהתחמק מדענים במשך עשרות שנים, אך לא בגלל חוסר מאמץ. ניסויים על כדור הארץ נועדו לחפש חומר מוזר בעזרת ה- LHC, אך נראה כי החלל מבצע ניסויים משלו - אסטרונומים (בתנאי שהם יודעים לאן לחפש) כבר יכולים לזהות את חתימת החומר האפל כיום. ניתן לעשות זאת באמצעות צילומי רנטגן יוצאי דופן מגלקסיות (כאשר חלקיקי חומר אפל מתפוררים), הבזקי אור מוזרים או צילומי רנטגן ליד כוכבי נויטרונים (כאשר חלקיקי חומר אפל הופכים לפוטונים בשדות המגנטיים החזקים שלהם). אבל יש גם דרך אחרת.

זה הוכיח לאחרונה על ידי הצוותחוקרים מאוניברסיטת שיקגו ומעבדת המאיץ הלאומית פרמי של מחלקת האנרגיה האמריקאית, לאחר שפיתחו מכשירים חדשים המסוגלים לזהות אותות חלשים מכל חלקיק תת-אטומי - "ציר" ו"פוטון נסתר "- חשבו שהם מתקשרים עם פוטונים או חלקיקי אור ביקום היומיומי הגלוי ...

השיטה החדשה תאפשר למדענים לחפש עדויות לקיומו של חומר אפל פי אלף מתמיד.

תהיתם: האם גלי הכבידה יכולים לפתור את משבר הקוסמולוגיה?

הקיום התיאורטי של axions היההציע לפני יותר מ -30 שנה, אך לא ניתן היה לזהות אותם בניסוי. הטכנולוגיה החדשה, על פי מדענים, מסוגלת לקדם באופן קיצוני את המחקר המדעי בחקר החומר האפל. קרא כאן את טקסט המחקר שפורסם בכתב העת Physical Review Letters.

"אנחנו יודעים שיש ענקכמות המסה שאינה עשויה מאותו החומר כמוך ואני, "אמר אהרון צ'או, פיזיקאי בפרמילאב ומחבר שותף למחקר החדש, בראיון לאטלס החדש. "טבעו של החומר האפל הוא באמת תעלומה שאין להתגבר עליה שרבים מאיתנו מנסים לפרום."

קוביטים וחומר אפל

יש לציין כי בעשור האחרוןמדענים שיפרו את יכולתם לרתום את תכונות מכניקת הקוונטים השולטות בהתנהגותם המוזרה של חלקיקים בקנה המידה הקטן ביותר ביקום. ההתקדמות בתחום זה הובילה לטכנולוגיה כמו "הקוביט" או קצת המחשוב הקוונטי. קוביטים רגישים באופן בלתי ניתן לביטוי להפרעה הקלה ביותר בסביבה. וזה (כפי שאפשר לנחש) זה בדיוק מה שפיזיקאים צריכים כדי לאתר חומר אפל.

הקוביט (מלבן קטן) מוגדרעל בסיס ספיר שיושב על קצה האצבע. מדענים השתמשו בקוביט כזה לפיתוח טכניקה שתאיץ את החיפוש אחר חומר אפל אקסיוני ופוטונים נסתרים.

ראה גם: אם כוח המשיכה אינו כוח, כיצד הוא "מושך" עצמים?

טכניקה חדשה משתמשת בקוביטים לזיהויפוטונים הנוצרים כאשר חלקיקי חומר אפל פועלים על שדה אלקטרומגנטי. מכשיר מיוחד, מה שנקרא מהוד מוליך-על, מציע דרך ליצור ולאחסן פוטון איתות: ברגע שהפוטון נמצא שם, מוחדר קוויביט לחלל ואוסף עליו נתונים. ככל הנראה, שיטה זו תסייע בזיהוי חומר אפל כל חלקיק בלתי נראהשאפשר לראות ממירים לפוטונים. אז אני ואני נצטרך לחכות שוב, אבל רק הפעם בציפייה.