Naukowcy stworzyli detektor ciemnej materii, który zarejestrował już pierwsze sygnały

Grupa inżynierów, składająca się z przedstawicieli Centrum Kompetencyjnego Fizyki Ciemnej Materii wraz z przedstawiciele University of Western Australia z sukcesem opracowali zupełnie nowy detektor fal grawitacyjnych rodzaj.

A nowy detektor zdążył już zarejestrować dwa sygnały, które mogą okazać się sygnałami ciemnej materii. Zarejestrowane zdarzenia mogą być również sygnałami z pierwotnych czarnych dziur lub ogólnie przejawem zakłóceń zewnętrznych. Chciałbym podkreślić, że takich sygnałów nie może już rejestrować żaden z istniejących detektorów.

Nowy detektor fal grawitacyjnych i jego perspektywy

Jak wiecie, fale grawitacyjne to nic innego jak fluktuacje pola grawitacyjnego, które rozchodzą się dosłownie w całej przestrzeni kosmicznej po kanwie czasoprzestrzeni. A te fale powstają w wyniku ruchu obiektów o ogromnej masie (na przykład czarnych dziur).

Sama możliwość istnienia fal grawitacyjnych została przewidziana w ogólnej teorii względności ponad sto lat temu. Ale eksperymentalnie udało im się potwierdzić swoją rzeczywistość dopiero w 2015 roku dzięki zastosowaniu superwrażliwości detektory (swoją drogą to za pierwszą na świecie rejestrację fal grawitacyjnych przyznano w 2017 roku Nagrodę Nobla rok).

Tak więc zaburzenia grawitacyjne zarejestrowane w 2015 roku były wynikiem połączenia dwóch czarnych dziur w jedną.

Od tego czasu instrumenty wielokrotnie rejestrowały perturbacje grawitacyjne, ale jak twierdzą autorzy nowego wykrywacz, poprzednie generacje urządzeń potrafiły wykrywać bardzo niskie częstotliwości oburzenie. A wykrywanie zaburzeń grawitacyjnych o wysokiej częstotliwości jest trudnym zadaniem dla współczesnych fizyków.

A nowy detektor jest pierwszym tego typu urządzeniem, którego zadaniem jest precyzyjna rejestracja zakłóceń o wysokiej częstotliwości. W rzeczywistości detektor jest niczym innym jak rezonatorem dużych fal akustycznych, zaimplementowanym na oscylatorze kwarcowym.

Tak więc dysk kwarcowy wibruje ze zwiększoną częstotliwością, gdy przechodzą przez niego fale akustyczne. Ponieważ kwarc ma efekt piezoelektryczny, fale akustyczne są przekształcane w impulsy elektryczne, które są odbierane przez specjalne płytki przewodzące przymocowane do tarcza kwarcowa.

Te podkładki przesyłają odebrane impulsy do nadprzewodzącego urządzenia zakłócającego, w którym sygnał jest wzmacniany, aby detektor mógł go naprawić.

Cała ta konstrukcja umieszczona jest w osłonach radiacyjnych, których zadaniem jest ochrona przed zakłóceniami promieniowania zewnętrznego i jest chłodzona niemal do zera absolutnego.

Tak więc stworzony detektor okazał się być w stanie rejestrować zaburzenia grawitacyjne o częstotliwościach w zakresie megaherców.

Naukowcy testowali powstałe urządzenie przez 153 dni, a w tym okresie przeprowadzono dwie długie sesje, które odbyły się w maju i listopadzie 2019 roku.

Podczas tych testów nowy detektor był w stanie zarejestrować dwa najrzadsze zdarzenia o wysokiej częstotliwości. Zakłócenia, które wystąpiły w zakresie 5 Hz, zostały zarejestrowane 12 maja i 27 listopada 2019 roku.

Skąd dokładnie pochodziły zarejestrowane sygnały, naukowcy nie mają pojęcia, ale istnieje przypuszczenie że cząstki ciemnej energii, zwane WIMP, weszły w interakcje z utworzonym detektorem.

Ale naukowcy nie wykluczają również, że zarejestrowane interakcje są wynikiem obecności naładowanych cząstek lub wynik zwykłej manifestacji nagromadzonego naprężenia mechanicznego w samym detektorze lub przez wewnętrzny proces atomowy kryształ.

Mimo pewnych elementów niepewności naukowcy nadal są pełni optymizmu. Eksperyment pokazał przecież po raz pierwszy, że urządzenia te można wykorzystać jako bardzo czułe detektory fal grawitacyjnych.

Naukowcy planują również zmodyfikować swój detektor i być w stanie rejestrować zakłócenia o jeszcze wyższych częstotliwościach. A naukowcy chcą użyć tego samego detektora kwarcowego w połączeniu z detektorem mionowym cząstek kosmicznych.

Podobał Ci się materiał? Następnie oceń go i nie zapomnij zasubskrybować kanału. Dziękuję za uwagę!