Teate vana ütlust: "Kui soovite midagi varjata, pange see selgelt nähtavale?" Noh, vastavalt kahele füüsikaprofessori uuele ettepanekule võib see loogika olla põhjuseks, miks teadlased on nii kaua vaeva näinud, et leida salapärane mass, mis arvatakse hõlmavat 27% universumi ainest.
Lühidalt öeldes usuvad need kaks füüsikut, et tumeda aine võib leida sama moodi, kui saate leida kiireima teekonna tööle: konsulteerides globaalse positsioneerimissüsteemiga.
Andrei Derevianko Renova Nevada ülikoolist ja Maxim Pospelov Victoria ülikoolist ja Kanada Teoreetilise Füüsika Perimeetri Instituudist pakkusid selle meetodi välja selle aasta alguses tunnustatud teaduskonverentside sarjas, kus see sai üldise heakskiidu. .
Nende idee nõuab GPS-satelliitide ja muude aatomkellade võrkude kasutamist ning lahknevuste otsimiseks nende aegade võrdlemist. Derevianko ja Pospelov arvavad, et tume aine võib aatomkelladele hävitavalt mõjuda ja aatomkellade olemasolevaid võrke vaadates võib olla võimalik märgata tumeaine taskuid nende eristatava allkirja järgi.
Kaks hakkavad seda teooriat testima, analüüsides 30 GPS-i satelliidi kellaandmeid, mis kasutavad igapäevaseks navigeerimiseks aatomkellasid. Aatomkellade omavahel seotud võrke, näiteks GPS-i ja mõnda juba olemasolevat maapealset võrku, saab kasutada võimsa vahendina topoloogilise defektiga tumeaine otsimisel, kus algselt sünkroniseeritud kellad desünkroniseeruvad.
"Vaatamata tumeda aine olemasolu kohta käivatele tõsistele tõenditele jääb selle olemus saladuseks," ütles ülikooli teaduskolledži professor Derevianko. „Mõni osakestefüüsika uurimisprogramm eeldab, et tume aine koosneb raskete osakeste sarnasest ainest. See eeldus ei pruugi paika pidada ja alternatiivide vastu on märkimisväärne huvi. ”
Nende ettepanek põhineb ideel, et tumeaine võib pärineda pragudest universumi kvantväljades, mis võivad häirida selliseid põhilisi omadusi nagu elektroni mass ja mõjutada aja mõõtmist. See tähistab katkestamist tavapärasemast seisukohast, mille kohaselt tumeaine koosneb alaatomilistest osakestest nagu WIMP ja aksioonid.
"Meie uurimistöö järgib ideed, et tumeaine võib olla korraldatud suure gaasisarnase topoloogiliste defektide või energiapragude kogumina," ütles Derevianko. „Teeme ettepaneku tuvastada defektid, tumeaine, kuna need pühivad meid läbi tundlike aatomkellade võrgu. Idee on see, et kus kellad sünkroniseerimisest välja lähevad, teaksime, et tumeaine, topoloogiline defekt, on möödunud. Tegelikult kujutleme GPS-i tähtkuju kasutamist suurima inimese ehitatud tumeaine detektorina. ”
Derevianko teeb GPS-andmete analüüsimisel koostööd Nevada geodeetilise labori direktori Geoff Blewittiga, kes töötab ka Nevada ülikooli Reno teaduskolledžis. Geodeetiline labor töötas välja ja haldab maailma suurimat GPS-i andmetöötluskeskust, mis on võimeline töötama pidevalt, umbes ööpäevaringselt, umbes 12 000 jaamast kogu maailmas.
Ka füüsik Blewitt selgitas, kuidas aatomkellade rühm võiks tumeda aine tuvastada.
"Me teame, et tumeaine peab seal olema näiteks sellepärast, et nähakse, et see painutab galaktikate ümber valgust, kuid meil pole tõendeid selle kohta, millest see võib tekkida," sõnas ta. „Kui tumedat ainet poleks olemas, ei piisaks tavalisest ainest, millest me teame, et valgus nii palju painutada. See on vaid üks viis, kuidas teadlased teavad, et kuskil galaktikas on tohutul hulgal tumedat ainet. Üks võimalus on, et selle gaasi tumeaine ei pruugi koosneda osakestest nagu tavaline aine, vaid makroskoopilistest ebatäiustest ruumiaja kangas.
„Maa pühib selle gaasi läbi, kui see ümber galaktika tiirleb. Nii tundub meile, et gaas on nagu Maasüsteemi ja selle satelliitide kaudu puhuv galaktiline tumeda aine tuul. Tumeda aine puhkedes põhjustavad GPS-süsteemi kellad aeg-ajalt sünkroonist märguandemustriga umbes 3 minuti jooksul. Kui tumeaine põhjustab kellade sünkroonimise kadumist enam kui miljardi sekundi jooksul, peaksime selliseid sündmusi hõlpsalt tuvastama. ”
"Seda tüüpi töö võib olla teaduses ümberkujundav ja võib täielikult muuta seda, kuidas me oma universumist mõtleme," ütles füüsik ja ülikooli teaduskolledži dekaan Jeff Thompson. „Andrei on maailmatasemel füüsik ja ta on füüsikasse juba palju panustanud. On imeline vaadata hämmastavat teost, mis temalt ja tema grupilt tuleb. "
Derevianko õpetab kvantfüüsikat ja sellega seotud aineid Nevada ülikoolis Renos. Ta on kirjutanud rohkem kui 100 refereeritud publikatsiooni teoreetilise füüsika alal. Ta on Ameerika füüsilise seltsi kaasõpilane, Simonsi kaasõpilane teoreetilise füüsika alal ja Fulbrighti teadlane. Erinevate uurimisteemade hulgas on ta kaasa aidanud mitmete uudsete aatomkellade klasside väljatöötamisele ning aatomite ja molekulidega fundamentaalse sümmeetria täpsuskatsetele.
Nende uurimistöö ilmus selle nädala alguses teadusajakirja veebiversioonis Loodusfüüsika, enne printimisversiooni.
