Studie schlägt zwei neue Methoden zur Suche nach dunkler Materie durch Messung winziger Störungen in Fundamentalkonstanten vor

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Man nimmt an, dass dunkle Materie, die mit gewöhnlichen Instrumenten physikalisch nicht beobachtet werden kann, weit über die Hälfte der Materie im Universum ausmacht, aber ihre Eigenschaften sind immer noch rätselhaft.

Eine weit verbreitete Theorie besagt, dass er als “Klumpen” extrem leichter Teilchen existiert.

Wenn die Erde einen solchen Klumpen durchquert, werden die grundlegenden Eigenschaften der Materie in einer Weise verändert, die bei ausreichender Empfindlichkeit der Instrumente erkannt werden kann.

Die Physiker Rees McNally und Tanya Zelevinsky von der Columbia University, New York, USA, haben jetzt in EPJ D eine Arbeit veröffentlicht, in der sie zwei neue Methoden zur Suche nach solchen Störungen und damit nach dunkler Materie vorschlagen.

Dieser Artikel ist Teil einer Sonderausgabe der Zeitschrift über Quantentechnologien für die Gravitationsphysik.Bisher stützte sich die Suche nach dunklen Materieklumpen auf die Tatsache, dass winzige Änderungen der Werte von Fundamentalkonstanten die “Tickrate” von Atomuhren verändern, von denen einige vielleicht genau genug sind, um diesen Unterschied aufzufangen.

Die Arbeit von McNally und Zelevinsky fügt Methoden hinzu, die die Messung eines kleinen zusätzlichen “Schubs” oder einer Beschleunigung auf normaler Materie beinhalten, die durch den Klumpen verursacht wird, wobei erstens Schwerkraftsensoren und zweitens Gravitationswellendetektoren verwendet werden.

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Schwerkraftsensoren sind im IGETS-Netz, das für die geologische Forschung genutzt wird, bereits weltweit verbreitet, und Wissenschaftler an den LIGO-Observatorien in den Vereinigten Staaten sind bereits auf der Suche nach Gravitationswellen.

Auf diese Weise können McNally und Zelevinsky die Daten aus diesen laufenden Experimenten nach Beweisen für dunkle Materie durchsuchen.McNally erklärt, dass diese Arbeit von zwei Dingen inspiriert wurde: von den Vorteilen der Neuverwendung bestehender Experimente und von Science-Fiction.

Ich mag Romane wie A Fire Upon the Deep [von Vernor Vinge]und The Three-Body Problem [von Liu Cixin], die untersuchen, was passieren könnte, wenn sich grundlegende Konstanten ändern, und es macht Spaß, solche Dinge in der realen Welt zu erforschen”.

Was die praktische Anwendung dieser Arbeit betrifft, so riet er jedoch dazu, die Dinge in einem Schritt….

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