Ви знаєте давню приказку: "якщо ви хочете щось приховати, помістіть це на очах?" Ну, згідно з новою пропозицією двох професорів фізики, ця логіка може бути причиною того, чому вчені так довго борються за пошук таємничої маси, яка, як вважають, становить 27% речовини у Всесвіті.
Коротше кажучи, ці два фізики вважають, що темну матерію можна знайти однаково, і ви можете знайти найшвидший шлях до роботи: проконсультувавшись із Глобальною системою позиціонування.
Андрій Дерев’янко з Університету Невади, Рено та Максим Поспелов з Університету Вікторії та Інституту теоретичної фізики Периметра Канади запропонували цей метод на початку цього року на ряді відомих наукових конференцій, де він зустрічався з загальним схваленням .
Їх ідея закликає використовувати GPS-супутники та інші атомні годинникові мережі та порівнювати їх час, щоб шукати розбіжності. Дерев'янко та Поспелов припускають, що темна речовина може мати руйнівний вплив на атомні годинники, і що, переглядаючи існуючі мережі атомних годин, можна виявити кишені темної речовини за їх відмінною ознакою.
Вони починають перевірити цю теорію, аналізуючи дані годинника із 30 супутників GPS, які використовують атомні годинники для щоденної навігації. Корельовані мережі атомних годин, такі як GPS та деякі наземні мережі, що вже існують, можуть бути використані як потужний інструмент для пошуку темної речовини топологічних дефектів, де спочатку синхронізовані годинники стануть десинхронізованими.
"Незважаючи на вагомі спостережливі докази існування темної матерії, її природа залишається загадкою", - сказав Дерев'янко, професор коледжу наук університету. «Деякі дослідницькі програми з фізики частинок припускають, що темна матерія складається з важкої частинки речовини. Це припущення, можливо, не відповідає дійсності, і існує великий інтерес до альтернатив ".
Їх пропозиція базується на ідеї, що темна речовина може виникнути від тріщин у квантових полях Всесвіту, які можуть порушити такі основні властивості, як маса електрона, і вплинути на те, як ми вимірюємо час. Це являє собою відрив від більш звичного погляду, що темна речовина складається з субатомних частинок, таких як WIMP та аксіони.
"Наше дослідження проводить ідею, що темна матерія може бути організована як велика газоподібна колекція топологічних дефектів або енергетичних тріщин", - сказав Дерев'янко. «Ми пропонуємо виявити дефекти, темну речовину, коли вони проносяться через нас мережею чутливих атомних годин. Ідея полягає в тому, де годинники виходять із синхронізації, ми б знали, що темна матерія, топологічний дефект, пройшла повз. Насправді ми передбачаємо використання сузір’я GPS як найбільшого детектора темної речовини, побудованого людиною ».
Дерев’янко співпрацює з аналізом даних GPS з Джеффом Блевіттом, директором геодезичної лабораторії Невади, також в Коледжі наук Університету Невади, Рено. Геодезична лабораторія розробила та підтримує найбільший центр обробки даних GPS у світі, здатний безперервно обробляти інформацію приблизно з 12 000 станцій по всьому світу, 24/7.
Блевіт, також фізик, пояснив, як масив атомних годин може виявити темну речовину.
"Ми знаємо, що темна матерія повинна бути там, наприклад, тому що, як видно, вона згинає світло навколо галактик, але у нас немає доказів, з чого вона може бути складена", - сказав він. «Якби там не було темної матерії, нормальної матерії, про яку ми знаємо, було б недостатньо для того, щоб вигнути світло так само, як це робиться. Це лише один із способів, яким вчені знають, що там навколо галактики є величезна кількість темної речовини. Одна з можливостей полягає в тому, що темна речовина в цьому газі може бути створена не з частинок, як нормальної речовини, а з макроскопічних недосконалостей у тканині простору-часу.
"Земля промітає через цей газ під час орбіти галактики. Таким чином, для нас газ виглядатиме як галактичний вітер темної речовини, що проривається через систему Землі та її супутники. По мірі того, як темна речовина продувається, вона час від часу призводить до того, що годинники GPS-системи не синхронізуються із схемою передачі даних протягом приблизно 3 хвилин. Якщо темна речовина змушує синхронізувати годинник більше мільярдної секунди, ми легко зможемо виявити такі події ».
"Цей вид роботи може бути трансформаційним в науці і може повністю змінити, як ми думаємо про наш Всесвіт", - сказав Джеф Томпсон, фізик і декан університетського коледжу наук. «Андрій - фізик світового класу, він уже зробив вклад у фізику. Дивно спостерігати за дивовижною роботою, що виходить від нього та його групи ».
Дерев’янко викладає квантову фізику та суміжні предмети в університеті Невади, Рено. Автор понад 100 рецензованих публікацій з теоретичної фізики. Він є співробітником Американського фізичного товариства, симонівським з теоретичної фізики та вченим Фулбрайта. Серед різноманітних тем дослідження він сприяв розробці декількох нових класів атомних годин та випробувань на точність фундаментальних симетрій з атомами та молекулами.
Їх дослідження з'явилися на початку цього тижня в онлайн-версії наукового журналу Фізика природи, попереду версії для друку.
