Ciemna materia jest niewidoczna i w znacznym stopniu niewykrywalna. Badacze sugerują, że stanowi około pięć szóstych całej materii Wszechświata. Pomimo że ciemna materia nie została zaobserwowana bezpośrednio, o jej istnieniu świadczy jej oddziaływanie grawitacyjne, które wpływa na ruchy gwiazd i galaktyk. To, z czego składa się ciemna materia, pozostaje zagadką.
„Odkrycie ciemnej materii byłoby jednym z największych osiągnięć w historii ludzkości” – powiedział główny autor badania Yu-Dai Tsai, fizyk na Uniwersytecie Kalifornijskim.
Nowe badania pokazują, że sondy kosmiczne latające w pobliżu Słońca mogą kiedyś pomóc w poznaniu natury ciemnej materii.
W nowych badaniach naukowcy zaproponowali nowatorski sposób poznawania ciemnej materii, wykorzystujący najbardziej precyzyjne czasomierze w historii – zegary atomowe. O ile zegary stojące odliczają czas śledząc ruch wahadła, zegary atomowe monitorują wibracje kwantowe atomów. Obecnie najlepsze zegary atomowe są tak precyzyjne, że w ciągu 300 miliardów lat opóźniają się tylko o sekundę.
Artystyczne przedstawienie Deep Space Atomic Clock
Zegary atomowe wysyłane są w kosmos regularnie. Przykładowo, satelity GPS wykorzystują je w celu nadawania informacji w ściśle wyznaczonym czasie, które każdy odbiornik GPS używa, aby określić swoją lokalizację.
W badaniach fizycy zasugerowali wystrzelenie misji, wstępnie nazwanej SpaceQ, na orbitę wokółsłoneczną. Niedawno NASA wysłała Parker Solar Probe bliżej Słońca, niż jakikolwiek wcześniej sprzęt kosmiczny. W 2021 roku sonda po raz pierwszy przeleciała przez koronę słoneczną (bardzo gorącą, górną atmosferę Słońca) i stopniowo zbliża się do naszej gwiazdy.
„Naturalnie, występują wyzwania techniczne związane z realizacją misji, takiej jaką proponujemy. Większość z nich wynika z potrzeby ochrony wrażliwych czujników kwantowych przez ekstremalnymi warunkami panującymi w pobliżu Słońca” – powiedział współautor badań Joshua Eby, fizyk a Uniwersytecie Tokijskim – „Jednakże misje takie jak Parker Solar Probe pokazują, że niesamowite rzeczy są możliwe i zdaje się, że nie ma przeszkód nie do pokonania. Wymaga to badań i rozwoju, lecz liczymy na to, że ta praca to tylko początek procesu”.
Czołowi kandydaci na ciemną materię to, między innymi, niewidzialne, niespotykanie lekkie cząstki. Przykładowo hipotetyczna cząstka znana jako aksjon może mieć masę miliard razy mniejszą od elektronu. Fizycy teoretyczni początkowo tłumaczyli brak oddziaływań między niektórymi cząstkami istnieniem aksjonów.
„Jeśli taki rodzaj ciemnej materii istnieje, można wyobrazić sobie, że pławimy się w morzu ciemnej materii” – stwierdził Tsai.
Jeśli czarna materia składa się się ultralekkich cząstek, ich natura niezwykle utrudniałaby jej wykrycie. Tłumaczyłoby to, dlaczego nie została wykryta wcześniej. Ponieważ masa Słońca jest o wiele większa od Ziemi, mianowicie około 330 tys. razy, ma ono silniejsze przyciąganie grawitacyjne. Zasadniczo oznacza to, że Słońce może przyciągać znacznie więcej ciemnej materii niż Ziemia. Większa gęstość mogłaby ułatwić wykrycie tych pozornie niewykrywalnych cząstek sondom wokółsłonecznym.
The Parker Solar Probe „udowodniła, że można wysłać satelitę bardzo blisko Słońca, poznać nowe warunki i dokonywać odkryć” – powiedziała Marianna Safronova, fizyk na Uniwersytecie w Delaware – „Jest o wiele bliżej Słońca niż to, co proponujemy”.
Wizja artystyczna Parker Solar Probe badającej Słońce
Zasadniczo fale cząstek ultralekkiej ciemnej materii mogą powodować odstępstwa od podstawowych praw natury, takie jak inna masa elektronu czy wartość siły Lorentza. To z kolei zmieniłoby parametry, na którym opierają się zegary atomowe, aby odliczać czas. Poprzez porównanie pomiarów z dwóch różnych zegarów w pobliżu Słońca, naukowcy mogą znaleźć ciemną materię. Podobne efekty mogą być osiągnięte w przyszłości, kiedy będziemy dysponować dokładniejszymi czasomierzami od zegarów atomowych, przykładowo tzw. zegarami nuklearnymi.
„Jeżeli ultralekka ciemna materia byłaby wykryta podczas misji takiej jak ta, byłby to bezpośredni wgląd w zarówno gęstość ciemnej materii w pobliżu Słońca, jak również jej związek ze zwykłą materią” – powiedział Eby.
Naukowcy zauważyli, że misja SpaceQ wymaga zegarów, które nadal są w fazie rozwoju. W dodatku, nawet jeśli ciemna materia zostałaby wykryta, naukowcy potrzebują niezależnych eksperymentów, aby potwierdzić to odkrycie, co zaznaczył Tsai.
„Zasadniczo, jeśli zmierzymy ciemną materię w różnych miejscach, możemy utworzyć mapę z rozkładem gęstości” – stwierdził Tsai – „Jeśli sygnał jest coraz silniejszy w pobliżu Słońca, byłby to dowód nie do podważenia”
Naukowcy opisali swoje badania online w Nature Astronomy.
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS