Vedci vytvorili detektor temnej hmoty, ktorý už zaznamenal prvé signály

Skupina inžinierov, pozostávajúca zo zástupcov Kompetenčného centra pre fyziku temnej hmoty, spolu s zástupcovia University of Western Australia, úspešne vyvinula úplne nový detektor gravitačných vĺn typu.

A nový detektor už dokázal zaznamenať dva signály, ktoré sa môžu ukázať ako signály temnej hmoty. Registrovanými udalosťami môžu byť aj signály z prvotných čiernych dier alebo vo všeobecnosti prejav vonkajšieho rušenia. Chcel by som zdôrazniť, že takéto signály už nedokáže zaregistrovať žiadny z existujúcich detektorov.

Nový detektor gravitačných vĺn a jeho perspektívy

Ako viete, gravitačné vlny nie sú nič iné ako fluktuácie v gravitačnom poli, ktoré sa šíria doslova celým kozmickým priestorom po plátne časopriestoru. A tieto vlny vznikajú v dôsledku pohybu objektov s obrovskou hmotnosťou (napríklad čierne diery).

Samotná možnosť existencie gravitačných vĺn bola vo všeobecnej teórii relativity predpovedaná už pred viac ako sto rokmi. Ale svoju realitu dokázali experimentálne potvrdiť až v roku 2015 vďaka použitiu supersenzitívneho detektory (mimochodom, práve za prvú registráciu gravitačných vĺn na svete bola v roku 2017 udelená Nobelova cena rok).

Takže gravitačné poruchy zaznamenané v roku 2015 boli výsledkom zlúčenia dvoch čiernych dier do jednej.

Odvtedy prístroje opakovane zaznamenávajú gravitačné poruchy, ale ako autori nového detektor, predchádzajúce generácie zariadení boli schopné detekovať extrémne nízke frekvencie rozhorčenie. A detekcia vysokofrekvenčných gravitačných porúch je pre moderných fyzikov náročná úloha.

A nový detektor je prvým zariadením svojho druhu, ktorého úlohou je presne registrovať vysokofrekvenčné poruchy. A v skutočnosti detektor nie je nič iné ako rezonátor objemových akustických vĺn, implementovaný na kremennom oscilátore.

Takže kremenný disk vibruje so zvýšenou frekvenciou, keď ním prechádzajú akustické vlny. Keďže kremeň má piezoelektrický efekt, akustické vlny sa transformujú na elektrické impulzy, ktoré sú prijímané špeciálnymi vodivými doskami pripevnenými na kremenný disk.

Tieto podložky prenášajú prijaté impulzy do supravodivého interferenčného zariadenia, v ktorom je signál zosilnený, aby ho detektor mohol zafixovať.

Celá táto konštrukcia je umiestnená v radiačných štítoch, ktorých účelom je chrániť pred rušením vonkajšieho žiarenia a je chladená takmer na absolútnu nulu.

Ukázalo sa teda, že vytvorený detektor dokáže registrovať gravitačné poruchy s frekvenciami v rozsahu megahertzov.

Vedci testovali výsledné zariadenie 153 dní a počas tohto obdobia sa uskutočnili dve dlhé sedenia, ktoré sa uskutočnili v máji a novembri 2019.

Počas týchto testov dokázal nový detektor zaznamenať dve najvzácnejšie vysokofrekvenčné udalosti. Poruchy, ktoré sa vyskytli v rozsahu 5 Hz, boli zaznamenané 12. mája a 27. novembra 2019.

Odkiaľ sa presne zaznamenané signály vzali, vedci netušia, no existuje predpoklad že častice tmavej energie, ktoré sa nazývajú WIMP, vstúpili do interakcií s vytvoreným detektorom.

Vedci ale nevylučujú ani možnosť, že zaznamenané interakcie sú výsledkom prítomnosti nabitých častíc resp výsledok obvyklého prejavu nahromadeného mechanického napätia v samotnom detektore alebo vnútorným atómovým procesom kryštál.

Napriek tomu, že je tu určitý prvok neistoty, vedci sú stále plní optimizmu. Experiment napokon po prvý raz ukázal, že tieto zariadenia možno použiť ako vysoko citlivé detektory gravitačných vĺn.

Vedci tiež plánujú upraviť svoj detektor a byť schopní registrovať ešte vyššie frekvenčné poruchy. A vedci chcú použiť rovnaký kremenný detektor v spojení s miónovým detektorom kozmických častíc.

Páčil sa vám materiál? Potom ho ohodnoťte a nezabudnite sa prihlásiť na odber kanála. Ďakujem za tvoju pozornosť!