![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
amzyВивчення атомного годинника на борту космічного апарату, що перебуває на орбіті Меркурія і дуже близько до Сонця, може стати ключем до розкриття природи темної матерії, йдеться в новому дослідженні.
Темна матерія становить понад 80% маси у Всесвіті, але досі її не вдавалося виявити на Землі, незважаючи на десятиліття експериментальних зусиль. Ключовим компонентом цих пошуків є припущення про локальну густину темної матерії, яка визначає кількість частинок темної матерії, що проходять через детектор у будь-який момент часу, а отже, чутливість експерименту.
У деяких моделях ця щільність може бути набагато вищою, ніж зазвичай припускають, і темна матерія може бути більш сконцентрована в одних регіонах порівняно з іншими.
Одним з важливих класів експериментальних пошуків є пошуки з використанням атомів або ядер, оскільки вони досягли неймовірної чутливості до сигналів темної матерії. Це можливо зокрема тому, що коли частинки темної матерії мають дуже малу масу, вони спричиняють коливання в самих константах природи. Ці коливання, наприклад, в масі електрона або сили взаємодії електромагнітних сил, передбачуваним чином змінюють енергії переходів в атомах і ядрах.
Міжнародна група дослідників - науковий співробітник проєкту Інституту фізики й математики Всесвіту імені Кавлі Джошуа Ебі з Каліфорнійського університету в Ірвайні, постдокторський науковий співробітник Ю-Дай Цай і професорка Університету Делавера Маріанна С. Сафронова побачили потенціал цих осцилюючих сигналів. Вони стверджують, що в певному регіоні Сонячної системи, між орбітою Меркурія та Сонцем, щільність темної матерії може бути надзвичайно великою, що означає виняткову чутливість до осцилюючих сигналів.
Ці сигнали могли б уловлюватися атомним годинником, який працює шляхом ретельного вимірювання частоти фотонів, що випускаються під час переходу різних станів в атомах. Надлегка темна матерія поблизу експерименту з годинником може змінювати ці частоти, оскільки коливання темної матерії злегка збільшують і зменшують енергію фотонів.
"Що більше темної матерії навколо експерименту, то більші ці коливання, тому місцева густина темної матерії має велике значення під час аналізу сигналу", - сказав Ебі.
Хоча точна щільність темної матерії поблизу Сонця невідома, дослідники стверджують, що навіть відносно низькочутливий пошук може дати важливу інформацію.
У Сонячній системі щільність темної матерії обмежена тільки інформацією про орбіти планет. В області між Сонцем і Меркурієм, найближчою до Сонця планетою, обмежень майже немає. Тож вимірювання на борту космічного апарату може швидко виявити провідні у світі обмеження на темну матерію в цих моделях.
Технологія для перевірки їхньої теорії вже існує. Ебі каже, що сонячний зонд НАСА Parker Solar Probe, який працює з 2018 року за допомогою екранування, пролетів ближче до Сонця, ніж будь-який інший створений людиною апарат і наразі працює всередині орбіти Меркурія, плануючи наблизитися до Сонця ще ближче протягом року.
Атомний годинник у космосі вже добре мотивований з багатьох причин, крім пошуку темної матерії.
"Далекі космічні місії, включно з можливими майбутніми місіями на Марс, потребуватимуть виняткового хронометражу, який забезпечить атомний годинник у космосі. Можлива майбутня місія з екрануванням і траєкторією, дуже схожою на Parker Solar Probe, але з апаратом атомного годинника, може бути достатньою для проведення пошуку", - сказав Ебі.
Подробиці їхнього дослідження були опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Темна матерія становить понад 80% маси у Всесвіті, але досі її не вдавалося виявити на Землі, незважаючи на десятиліття експериментальних зусиль. Ключовим компонентом цих пошуків є припущення про локальну густину темної матерії, яка визначає кількість частинок темної матерії, що проходять через детектор у будь-який момент часу, а отже, чутливість експерименту.
У деяких моделях ця щільність може бути набагато вищою, ніж зазвичай припускають, і темна матерія може бути більш сконцентрована в одних регіонах порівняно з іншими.
Одним з важливих класів експериментальних пошуків є пошуки з використанням атомів або ядер, оскільки вони досягли неймовірної чутливості до сигналів темної матерії. Це можливо зокрема тому, що коли частинки темної матерії мають дуже малу масу, вони спричиняють коливання в самих константах природи. Ці коливання, наприклад, в масі електрона або сили взаємодії електромагнітних сил, передбачуваним чином змінюють енергії переходів в атомах і ядрах.
Міжнародна група дослідників - науковий співробітник проєкту Інституту фізики й математики Всесвіту імені Кавлі Джошуа Ебі з Каліфорнійського університету в Ірвайні, постдокторський науковий співробітник Ю-Дай Цай і професорка Університету Делавера Маріанна С. Сафронова побачили потенціал цих осцилюючих сигналів. Вони стверджують, що в певному регіоні Сонячної системи, між орбітою Меркурія та Сонцем, щільність темної матерії може бути надзвичайно великою, що означає виняткову чутливість до осцилюючих сигналів.
Ці сигнали могли б уловлюватися атомним годинником, який працює шляхом ретельного вимірювання частоти фотонів, що випускаються під час переходу різних станів в атомах. Надлегка темна матерія поблизу експерименту з годинником може змінювати ці частоти, оскільки коливання темної матерії злегка збільшують і зменшують енергію фотонів.
"Що більше темної матерії навколо експерименту, то більші ці коливання, тому місцева густина темної матерії має велике значення під час аналізу сигналу", - сказав Ебі.
Хоча точна щільність темної матерії поблизу Сонця невідома, дослідники стверджують, що навіть відносно низькочутливий пошук може дати важливу інформацію.
У Сонячній системі щільність темної матерії обмежена тільки інформацією про орбіти планет. В області між Сонцем і Меркурієм, найближчою до Сонця планетою, обмежень майже немає. Тож вимірювання на борту космічного апарату може швидко виявити провідні у світі обмеження на темну матерію в цих моделях.
Технологія для перевірки їхньої теорії вже існує. Ебі каже, що сонячний зонд НАСА Parker Solar Probe, який працює з 2018 року за допомогою екранування, пролетів ближче до Сонця, ніж будь-який інший створений людиною апарат і наразі працює всередині орбіти Меркурія, плануючи наблизитися до Сонця ще ближче протягом року.
Атомний годинник у космосі вже добре мотивований з багатьох причин, крім пошуку темної матерії.
"Далекі космічні місії, включно з можливими майбутніми місіями на Марс, потребуватимуть виняткового хронометражу, який забезпечить атомний годинник у космосі. Можлива майбутня місія з екрануванням і траєкторією, дуже схожою на Parker Solar Probe, але з апаратом атомного годинника, може бути достатньою для проведення пошуку", - сказав Ебі.
Подробиці їхнього дослідження були опубліковані в журналі Nature Astronomy.