将原子钟送向太阳可能会导致寻找暗物质的突破

黄先生斜杠青年 2023-02-02 19:27:28

不幸的是,目前没有制定这个概念的计划。

一项新的暗物质探测器实验将使用原子钟在太阳附近寻找原子钟的迹象,预计那里的神秘物质密度最高。来源:Kavli IPMU。

寻找暗物质是现代物理学的终极追求之一。科学家从字面上深入挖掘,试图找到这种难以捉摸的东西。但现在有些人正在考虑改变方向。

我是斜杠青年,一个PE背景的“杂食性”学者!

理论上,暗物质约占宇宙中物质的85%,其余15%由可见物质构成。

宇宙学家非常确定它的存在,因为他们在围绕银河系中心运行的其他星系中观察到恒星。除非星系中的物质比所看到的要多,否则远离中心的恒星轨道是没有意义的。还要多得多。

然而,几十年来,暗物质一直躲避直接检测。

寻找暗物质的实验已经在进行中。这种测试必须深入地下,以减少其他粒子(如μ子)的“噪音”,这些粒子在设备中拉链。其中一个实验室是“天才巢穴”,位于维多利亚时代小镇斯塔韦尔下的金矿中。

但是,如果我们不是低头看下寻找暗物质,而是抬头看呢?

物理学家现在正在提出一种寻找暗物质的新方法,通过向太阳发送原子钟作为“量子传感器”。

太阳系中的暗物质分布是由重力决定的。太阳约占我们太阳系总质量的99.8%至99.9%。因此,从理论上讲,我们应该更有可能在我们的中心恒星周围找到暗物质,太阳的引力使暗物质最密集。

来自日本卡夫利宇宙物理和数学研究所(IPMU)以及加州大学(UC)、欧文分校和特拉华大学(均在美国)的研究人员发表了一篇《自然天文学》论文,概述了他们提出的新的暗物质检测方法。

该团队表示,他们部分受到美国宇航局深空原子钟和该组织帕克太阳探测器的启发。

帕克已经证明,美国宇航局的新太阳屏蔽使航天器比以往任何时候都更接近我们的太阳。深空原子钟代表了下一代用于在太空中导航的高灵敏度原子钟。

这不仅仅是团队希望找到的任何旧暗物质。他们的方法专门用于寻找质量极小的暗物质颗粒。

预计浅暗物质会在某些通用常数中诱导振荡,例如测量电磁力强度的电子质量和精细结构常数。这些自然界基本常数的这种波动反过来会影响原子的过渡能量。

原子钟的工作原理是测量原子在不同状态之间过渡时发射的光子频率。暗物质引起的任何振荡都将被检测到发射出不同频率的光子。

Kavli IPMU的合著者Joshua Eby博士表示:“实验周围的暗物质越多,这些振荡就越大,因此在分析信号时,暗物质的局部密度非常重要。”

目前没有制定这个概念的计划。然而,研究人员认为,未来使用原子钟的太空任务可以兼作暗物质检测实验。

长途太空任务,包括未来可能前往火星的任务,将需要特殊的计时,就像太空中的原子钟一样。未来可能的任务,屏蔽和轨迹与帕克太阳探测器非常相似,但携带原子钟设备,可能足以进行搜索。

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黄先生斜杠青年

简介:#共同富裕探索者,不务正业。蝴蝶号“黄先生斜杠青年