Fizicienii au inventat o modalitate de a detecta materia întunecată

Universul nostru este modelat de ceva care nu suntem noiputem observa direct. Această substanță misterioasă, numită materie întunecată, umple 85% din univers și este responsabilă de structura sa și de dispunerea galaxiilor și a stelelor. Deoarece materia întunecată nu interacționează cu lumina, ci are greutate, ea poate fi măsurată doar indirect - materia întunecată îndoaie lumina stelelor datorită efectului gravitațional, la fel cum sticla refractează lumina. Este de mirare că această substanță misterioasă i-a nedumerit pe oamenii de știință de zeci de ani. Dar știința nu stă pe loc, iar cele mai recente cercetări în domeniul tehnologiilor cuantice s-ar putea dovedi a fi o verigă vitală în dezvăluirea misterului materiei întunecate. Recent, o colaborare a cercetătorilor americani a dezvoltat noi dispozitive care utilizează biți de calcul cuantic care pot detecta semnale slabe de la oricare dintre particulele subatomice. Noua metodă, cred fizicienii, va căuta dovezi ale existenței materiei întunecate de 1000 de ori mai repede decât oricând.

Fizicienii au dezvoltat o tehnică pentru detectarea definitivă a materiei întunecate

Descoperiri uimitoare

În timp ce roverii zboară peste Planeta Roșie, lumeafizicienii zguduie literalmente descoperirile științifice. Recent, cercetătorii de la Fermilab au raportat o descoperire care contrazice modelul standard, o construcție teoretică care descrie interacțiunile electromagnetice, slabe și puternice ale tuturor particulelor elementare. Conform rezultatelor obținute, muonii - au fost găsiți în razele cosmice - sunt deviați la trecerea printr-un câmp magnetic, care contrazice teoria și poate fi un semn al existenței unei forțe a naturii necunoscute științei.

În același timp, oamenii de știință dinColaborarea Budapesta-Marsilia-Wuppertal a aplicat o nouă metodă pentru calcularea interacțiunii muonilor cu câmpurile magnetice. Rezultatele lor, în mod ciudat, au confirmat inviolabilitatea modelului standard și dacă se dovedesc a fi corecte, atunci nu există nicio discrepanță între teorie și experiment, ceea ce înseamnă că nu există o nouă forță a naturii.

Este important să rețineți că studiile descrise mai sus -departe de singurele din această zonă. De exemplu, rezultatele anterioare obținute la Large Hadron Collider (LHC) la CERN indică, de asemenea, posibila existență a unei noi fizici, iar oamenii de știință danezi au pus recent la îndoială existența energiei întunecate, o forță despre care se crede că este responsabilă pentru extinderea Universului.

Experimentele de la CERN la Large Hadron Collider indică, de asemenea (dacă este corect) că există o „nouă fizică”.

Astăzi fizicienii înșiși nu pot spune nimic.sigur (mai ales despre prăbușirea modelului standard), deoarece toate rezultatele obținute vor trebui verificate dublu. Potrivit oamenilor de știință, acest proces poate dura un an sau un an și jumătate. După cum a spus fizicianul Andrei Golutvin, care lucrează la Large Hadron Collider, într-un interviu pentru Tass.Nauka, „în acest timp existența„ noii fizici ”a fost confirmată sau refuzată”.

Între timp, oamenii de știință lucrează pentru a verificarezultate, fizicienii de la Universitatea din Chicago par să fi bâjbâit după un indiciu al misterului materiei întunecate, care - și acesta este cel mai interesant - este asociat cu rezultatele obținute la Fermilab.

Vrei să fii mereu la curent cu ultimele știri din lumea științei și a înaltei tehnologii? Abonați-vă la canalul nostru de știri din Telegram pentru a nu rata nimic interesant!

Cum să detectăm materia întunecată?

Detectarea directă a particulelor de materie întunecatăau evitat oamenii de știință timp de decenii, dar nu din cauza lipsei de efort. Experimentele pe Pământ au avut ca scop căutarea materiei ciudate folosind LHC, dar spațiul pare să-și desfășoare propriile experimente - astronomii (cu condiția să știe unde să caute) pot detecta deja semnătura materiei întunecate astăzi. Acest lucru se poate face folosind raze X neobișnuite din galaxii (când particulele de materie întunecată se descompun), străluciri ciudate de lumină sau raze X lângă stelele neutronice (când particulele de materie întunecată se transformă în fotoni în câmpurile lor magnetice puternice). Dar există și o altă cale.

A fost demonstrat recent de echipăcercetătorii de la Universitatea din Chicago și Laboratorul Național de Accelerare Fermi al Departamentului Energetic al SUA, au dezvoltat noi dispozitive capabile să detecteze semnale slabe de la oricare dintre particulele subatomice - „axion” și „foton ascuns” - se credea că interacționează cu fotoni sau particule de lumină în universul vizibil de zi cu zi ...

Noua metodă va permite oamenilor de știință să caute dovezi ale existenței materiei întunecate de 1.000 de ori mai repede decât oricând.

Vă veți întreba: undele gravitaționale pot rezolva criza cosmologiei?

Existența teoretică a axiilor a fostpropus acum mai bine de 30 de ani, dar nu a fost posibil să le detectăm experimental. Noua tehnologie, potrivit oamenilor de știință, este capabilă să avanseze radical cercetarea științifică în studiul materiei întunecate. Citiți textul studiului publicat în revista Physical Review Letters aici.

„Știm că există un imenscantitatea de masă care nu este făcută din același material ca tine și cu mine ”, a declarat Aaron Chow, fizician la Fermilab și coautor al noului studiu, într-un interviu acordat New Atlas. „Natura materiei întunecate este cu adevărat un mister insurmontabil pe care mulți dintre noi încearcă să-l descopere”.

Qubits și materie întunecată

Trebuie remarcat faptul că în ultimul deceniuoamenii de știință și-au îmbunătățit capacitatea de a valorifica proprietățile mecanicii cuantice care guvernează comportamentul ciudat al particulelor la cele mai mici scări ale universului. Progresele în acest domeniu au condus la crearea de tehnologii precum „qubit” sau bitul de calcul cuantic. Qubits sunt inexpresibil de sensibili la cea mai mică perturbare a mediului. Și aceasta (așa cum ați fi putut ghici) este exact ceea ce fizicienii au nevoie pentru a detecta materia întunecată.

Qubitul (dreptunghi mic) este setatpe o bază de safir care stă pe vârful degetului. Oamenii de știință au folosit un qubit ca acesta pentru a dezvolta o tehnică care va accelera căutarea materiei întunecate axionice și a fotonilor ascunși.

Vezi și: Dacă gravitația nu este o forță, atunci cum „atrage” obiecte?

Noua tehnică folosește qubits pentru a detectafotonii generați atunci când particulele de materie întunecată acționează asupra unui câmp electromagnetic. Un dispozitiv special, așa-numitul rezonator supraconductor, oferă o modalitate de a crea și stoca un foton de semnal: de îndată ce fotonul este acolo, un qubit este introdus în cavitate și colectează date despre acesta. Această metodă este cel mai probabil pentru a ajuta la detectarea materiei întunecate, deoarece orice particulă invizibilăcare se convertește în fotoni poate fi văzut. Așa că tu și cu mine va trebui să așteptăm din nou, dar numai de data aceasta în așteptare.