28. maaliskuuta 2024 (Nanowerk-uutiset) Löytämisestään lähtien pimeä aine on pysynyt tutkijoiden näkymättömänä huolimatta siitä, että ympäri maailmaa on käynnistetty useita erittäin herkkiä hiukkasilmaisinkokeita useiden vuosikymmenten ajan. Nyt energiaministeriön (DOE) SLAC:n kansallisen kiihdytinlaboratorion fyysikot ehdottavat uutta tapaa etsiä pimeää ainetta käyttämällä kvanttilaitteita, joita voidaan luonnollisesti virittää havaitsemaan, mitä tutkijat kutsuvat termistyneeksi pimeäksi aineeksi.
(vasemmalla) Uusi pimeän aineen havaitsemisehdotus etsii toistuvia vuorovaikutuksia ilmaisimen ytimien ja matalaenergisen pimeän aineen välillä, jota saattaa olla läsnä Maassa ja sen ympäristössä. (Oikealla) Perinteinen suora havaitsemiskoe etsii satunnaisia rekyyliä pimeän aineen sironnasta. (Kuva: Anirban Das, Noah Kurinsky ja Rebecca Leane) Suurin osa pimeän aineen kokeista metsästää galaktista pimeää ainetta, joka raketoidaan Maahan suoraan avaruudesta, mutta toinen laji on saattanut roikkua maapallon ympärillä vuosia, sanoi SLAC:n fyysikko Rebecca Leane. kirjoittaja uudesta tutkimuksesta (Fyysisen tarkastelun kirjaimet, "Pimeän aineen aiheuttama teho kvanttilaitteissa").
"Pimeä aine menee maahan, pomppii ympäriinsä paljon ja jää lopulta vain Maan gravitaatiokentän loukkuun", Leane sanoi ja saattoi sen tasapainoon, jota tutkijat kutsuvat termistyneeksi. Ajan myötä tämä lämpökäsitelty pimeä aine kerääntyy tiheämmäksi kuin muutamat löysät galaktiset hiukkaset, mikä tarkoittaa, että se saattaa todennäköisemmin osua ilmaisimeen. Valitettavasti termisoitu pimeä aine liikkuu paljon hitaammin kuin galaktinen pimeä aine, mikä tarkoittaa, että se välittäisi paljon vähemmän energiaa kuin galaktinen pimeä aine – todennäköisesti liian vähän perinteisille ilmaisimille.
Tätä silmällä pitäen Leane ja SLAC:n tohtoritutkija Anirban Das ottivat yhteyttä Noah Kurinskyyn, SLAC:n henkilökunnan tutkijaan ja uuden pimeän aineen havaitsemiseen kvanttiantureilla keskittyneen laboratorion johtajaan, joka oli miettinyt arvoitusta: Silloinkin kun suprajohteet ovat jäähdytetty absoluuttiseen nollaan, poistaen kaiken energian järjestelmästä ja luoden vakaan kvanttitilan, jotenkin energia palaa ja häiritsee kvanttitilaa.
Tyypillisesti tutkijat olettavat, että tämä johtuu epätäydellisistä jäähdytysjärjestelmistä tai jostain ympäristön lämmönlähteestä, Kurinksy sanoi. Mutta siihen voi olla toinenkin syy, hän sanoi: "Entä jos meillä on todella kylmä järjestelmä, ja syy, miksi emme pysty jäähdyttämään sitä tehokkaasti, johtuu siitä, että pimeä aine pommittaa sitä jatkuvasti?" Das, Kurinsky ja Leane ihmettelivät, voitaisiinko suprajohtavia kvanttilaitteita suunnitella uudelleen lämpökäsitellyiksi pimeän aineen ilmaisimmiksi. Heidän laskelmiensa mukaan kvanttianturin aktivoimiseen tarvittava vähimmäisenergia on riittävän alhainen – noin tuhannesosa elektronivoltista – jotta se pystyisi havaitsemaan matalaenergiaisen galaktisen pimeän aineen sekä termisoidut pimeän aineen hiukkaset, jotka roikkuvat maan ympärillä.
Tämä ei tietenkään tarkoita, että pimeä aine olisi syyllinen häiriintyneisiin kvanttilaitteisiin – vain, että se on mahdollista. Seuraava askel, Leane ja Kurinsky sanoivat, on selvittää, voivatko he muuttaa herkät kvanttilaitteet pimeän aineen ilmaisimiksi ja miten.
Tämän kanssa on muutamia asioita, jotka on otettava huomioon. Ensinnäkin, ehkä on parempi materiaali, josta laite voidaan tehdä. "Tarkastelimme aluksi alumiinia, ja se johtuu vain siitä, että se on luultavasti parhaiten kuvattu materiaali, jota on tähän mennessä käytetty ilmaisimissa", sanoi Leane. "Mutta voi käydä niin, että sellaiselle massaalueelle, jota tarkastelemme, ja sellaiselle ilmaisimelle, jota haluamme käyttää, ehkä on olemassa parempaa materiaalia." On myös mahdollista, että termisoitu pimeä aine ei olisi vuorovaikutuksessa kvanttilaitteen kanssa samalla tavalla kuin galaktisen pimeän aineen epäillään olevan vuorovaikutuksessa suorien havaitsemislaitteiden kanssa, Leane sanoi. "Tässä tutkimuksessa ajattelimme vain yksinkertaista tapausta, jossa pimeä aine tulee sisään ja pomppaa suoraan ilmaisimesta, mutta se voisi tehdä monia muita asioita." Esimerkiksi muut hiukkaset voivat olla vuorovaikutuksessa pimeän aineen kanssa, mikä muuttaa tapaa, jolla ilmaisimen hiukkaset jakautuvat.
"Tämä on yksi hienoista asioista SLAC:ssa olemisessa", Leane sanoo.
(vasemmalla) Uusi pimeän aineen havaitsemisehdotus etsii toistuvia vuorovaikutuksia ilmaisimen ytimien ja matalaenergisen pimeän aineen välillä, jota saattaa olla läsnä Maassa ja sen ympäristössä. (Oikealla) Perinteinen suora havaitsemiskoe etsii satunnaisia rekyyliä pimeän aineen sironnasta. (Kuva: Anirban Das, Noah Kurinsky ja Rebecca Leane) Suurin osa pimeän aineen kokeista metsästää galaktista pimeää ainetta, joka raketoidaan Maahan suoraan avaruudesta, mutta toinen laji on saattanut roikkua maapallon ympärillä vuosia, sanoi SLAC:n fyysikko Rebecca Leane. kirjoittaja uudesta tutkimuksesta (Fyysisen tarkastelun kirjaimet, "Pimeän aineen aiheuttama teho kvanttilaitteissa").
"Pimeä aine menee maahan, pomppii ympäriinsä paljon ja jää lopulta vain Maan gravitaatiokentän loukkuun", Leane sanoi ja saattoi sen tasapainoon, jota tutkijat kutsuvat termistyneeksi. Ajan myötä tämä lämpökäsitelty pimeä aine kerääntyy tiheämmäksi kuin muutamat löysät galaktiset hiukkaset, mikä tarkoittaa, että se saattaa todennäköisemmin osua ilmaisimeen. Valitettavasti termisoitu pimeä aine liikkuu paljon hitaammin kuin galaktinen pimeä aine, mikä tarkoittaa, että se välittäisi paljon vähemmän energiaa kuin galaktinen pimeä aine – todennäköisesti liian vähän perinteisille ilmaisimille.
Tätä silmällä pitäen Leane ja SLAC:n tohtoritutkija Anirban Das ottivat yhteyttä Noah Kurinskyyn, SLAC:n henkilökunnan tutkijaan ja uuden pimeän aineen havaitsemiseen kvanttiantureilla keskittyneen laboratorion johtajaan, joka oli miettinyt arvoitusta: Silloinkin kun suprajohteet ovat jäähdytetty absoluuttiseen nollaan, poistaen kaiken energian järjestelmästä ja luoden vakaan kvanttitilan, jotenkin energia palaa ja häiritsee kvanttitilaa.
Tyypillisesti tutkijat olettavat, että tämä johtuu epätäydellisistä jäähdytysjärjestelmistä tai jostain ympäristön lämmönlähteestä, Kurinksy sanoi. Mutta siihen voi olla toinenkin syy, hän sanoi: "Entä jos meillä on todella kylmä järjestelmä, ja syy, miksi emme pysty jäähdyttämään sitä tehokkaasti, johtuu siitä, että pimeä aine pommittaa sitä jatkuvasti?" Das, Kurinsky ja Leane ihmettelivät, voitaisiinko suprajohtavia kvanttilaitteita suunnitella uudelleen lämpökäsitellyiksi pimeän aineen ilmaisimmiksi. Heidän laskelmiensa mukaan kvanttianturin aktivoimiseen tarvittava vähimmäisenergia on riittävän alhainen – noin tuhannesosa elektronivoltista – jotta se pystyisi havaitsemaan matalaenergiaisen galaktisen pimeän aineen sekä termisoidut pimeän aineen hiukkaset, jotka roikkuvat maan ympärillä.
Tämä ei tietenkään tarkoita, että pimeä aine olisi syyllinen häiriintyneisiin kvanttilaitteisiin – vain, että se on mahdollista. Seuraava askel, Leane ja Kurinsky sanoivat, on selvittää, voivatko he muuttaa herkät kvanttilaitteet pimeän aineen ilmaisimiksi ja miten.
Tämän kanssa on muutamia asioita, jotka on otettava huomioon. Ensinnäkin, ehkä on parempi materiaali, josta laite voidaan tehdä. "Tarkastelimme aluksi alumiinia, ja se johtuu vain siitä, että se on luultavasti parhaiten kuvattu materiaali, jota on tähän mennessä käytetty ilmaisimissa", sanoi Leane. "Mutta voi käydä niin, että sellaiselle massaalueelle, jota tarkastelemme, ja sellaiselle ilmaisimelle, jota haluamme käyttää, ehkä on olemassa parempaa materiaalia." On myös mahdollista, että termisoitu pimeä aine ei olisi vuorovaikutuksessa kvanttilaitteen kanssa samalla tavalla kuin galaktisen pimeän aineen epäillään olevan vuorovaikutuksessa suorien havaitsemislaitteiden kanssa, Leane sanoi. "Tässä tutkimuksessa ajattelimme vain yksinkertaista tapausta, jossa pimeä aine tulee sisään ja pomppaa suoraan ilmaisimesta, mutta se voisi tehdä monia muita asioita." Esimerkiksi muut hiukkaset voivat olla vuorovaikutuksessa pimeän aineen kanssa, mikä muuttaa tapaa, jolla ilmaisimen hiukkaset jakautuvat.
"Tämä on yksi hienoista asioista SLAC:ssa olemisessa", Leane sanoo.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64933.php
