Znáte staré přísloví: „Pokud chcete něco skrýt, dejte to na dohled?“ Podle nového návrhu dvou profesorů fyziky může být tato logika důvodem, proč vědci tak dlouho hledali záhadnou hmotu, o které se předpokládá, že tvoří 27% hmoty ve vesmíru.
Stručně řečeno, tito dva fyzikové se domnívají, že temnou hmotu lze najít stejným způsobem, jakým najdete nejrychlejší cestu k práci: konzultováním globálního pozičního systému.
Andrei Derevianko, University of Nevada, Reno a Maxim Pospelov, University of Victoria a Perimeter Institute for Theoretical Physics v Kanadě, navrhli tuto metodu počátkem tohoto roku na řadě renomovaných vědeckých konferencí, kde se setkali s obecným souhlasem .
Jejich nápad vyžaduje použití satelitů GPS a dalších sítí atomových hodin a porovnání jejich časů s cílem hledat nesrovnalosti. Derevianko a Pospelov naznačují, že temná hmota by mohla mít rušivý vliv na atomové hodiny, a že při pohledu na existující sítě atomových hodin by bylo možné spatřit kapsy temné hmoty jejich výrazným podpisem.
Tito dva začínají testovat tuto teorii analýzou hodinových dat z 30 satelitů GPS, které pro každodenní navigaci používají atomové hodiny. Korelované sítě atomových hodin, jako je GPS a některé již existující pozemní sítě, lze použít jako výkonný nástroj k hledání temné hmoty s topologickým defektem, kde se zpočátku synchronizované hodiny desynchronizují.
"Přes spolehlivé pozorovací důkazy o existenci temné hmoty zůstává její povaha záhadou," uvedl Derevianko, profesor na Vysoké škole vědy na univerzitě. "Některé výzkumné programy ve fyzice částic předpokládají, že temná hmota je složena z hmoty podobné těžkým částicím." Tento předpoklad nemusí platit a existují alternativní možnosti. “
Jejich návrh staví na myšlence, že temná hmota by mohla pocházet z trhlin ve kvantových polích vesmíru, které by mohly narušit takové základní vlastnosti, jako je hmotnost elektronů, a mají vliv na způsob měření času. To představuje zlom z konvenčního pohledu, že temná hmota se skládá ze subatomických částic, jako jsou WIMP a axiony.
"Náš výzkum sleduje myšlenku, že temná hmota může být organizována jako velká plynová sbírka topologických defektů nebo energetických trhlin," řekl Derevianko. "Navrhujeme odhalit vady, temnou hmotu, když nás proplétají sítí citlivých atomových hodin." Myšlenka je, že pokud hodiny vycházejí ze synchronizace, věděli bychom, že temná hmota, topologická vada, prošla. Ve skutečnosti si představujeme použití konstelace GPS jako největšího detektoru temné hmoty vytvořeného člověkem. “
Derevianko spolupracuje na analýze GPS dat s Geoffem Blewittem, ředitelem Nevadské geodetické laboratoře, také na College of Science na University of Nevada v Renu. Geodetická laboratoř vyvinula a udržuje největší středisko zpracování dat GPS na světě, schopné nepřetržitě zpracovávat informace z asi 12 000 stanic po celém světě, 24/7.
Blewitt, také fyzik, vysvětlil, jak může řada atomových hodin detekovat temnou hmotu.
"Víme, že temná hmota tam musí být, například proto, že je vidět, že ohýbá světlo kolem galaxií, ale nemáme žádné důkazy o tom, z čeho by mohla být vyrobena," řekl. "Kdyby tam nebyla temná hmota, normální věc, o které víme, by nestačila k tomu, aby světlo ohýbalo stejně jako to dělá." To je jen jeden ze způsobů, jak vědci vědí, že někde venku v galaxii je obrovské množství temné hmoty. Jednou z možností je, že temná hmota v tomto plynu nemusí být vyrobena z částic, jako je normální hmota, ale z makroskopických nedokonalostí v látce časoprostoru.
"Země obíhá tímto plynem, když obíhá kolem galaxie." Takže pro nás by se zdálo, že plyn je jako galaktický vítr temné hmoty, který fouká Zemským systémem a jeho satelity. Když temná hmota fouká, občas by to způsobilo, že hodiny systému GPS vyprchaly ze synchronizace se sdělovacím vzorem po dobu asi 3 minut. Pokud temná hmota způsobí, že hodiny zmizí ze synchronizace o více než miliardtinu sekundy, měli bychom být schopni takové události snadno odhalit. “
"Tento druh práce může být ve vědě transformativní a mohl by úplně změnit, jak si myslíme o našem vesmíru," řekl Jeff Thompson, fyzik a děkan University of Science University. "Andrei je fyzik světové třídy a již se stal fyzikální osobností." Je úžasné sledovat úžasnou práci, která pochází od něj a jeho skupiny. “
Derevianko vyučuje kvantovou fyziku a příbuzné předměty na univerzitě v Nevadě v Renu. Je autorem více než 100 recenzovaných publikací v teoretické fyzice. Je členem Americké fyzické společnosti, Simonsem z teoretické fyziky a Fulbrightovým učencem. Mezi různými výzkumnými tématy přispěl k vývoji několika nových tříd atomových hodin a testům přesnosti základních symetrií s atomy a molekulami.
Jejich výzkum se objevil začátkem tohoto týdne v online verzi vědeckého časopisu Fyzika přírody, před tiskovou verzí.
