28. marec 2024 (Nanowerk novice) Vse od svojega odkritja je temna snov znanstvenikom ostala nevidna, kljub uvedbi številnih eksperimentov z ultra občutljivimi detektorji delcev po vsem svetu v več desetletjih. Zdaj fiziki Nacionalnega pospeševalnega laboratorija SLAC Ministrstva za energijo (DOE) predlagajo nov način iskanja temne snovi z uporabo kvantnih naprav, ki bi lahko bile naravno prilagojene za odkrivanje tega, kar raziskovalci imenujejo termalna temna snov.
(Levo) Nov predlog za odkrivanje temne snovi išče pogoste interakcije med jedri v detektorju in nizkoenergijsko temno snovjo, ki je lahko prisotna na Zemlji in okoli nje. (Desno) Običajni poskus neposrednega zaznavanja išče občasne odboje zaradi sipanja temne snovi. (Slika: Anirban Das, Noah Kurinsky in Rebecca Leane) Večina eksperimentov s temno snovjo lovi galaktično temno snov, ki poleti na Zemljo neposredno iz vesolja, druga vrsta pa morda že leta visi okoli Zemlje, je dejala fizičarka SLAC Rebecca Leane, ki je bila avtor nove študije (Pisni pregledi fizike, "Moč, povzročena s temno snovjo v kvantnih napravah").
"Temna snov gre v Zemljo, se močno odbija in se sčasoma samo ujame v gravitacijsko polje Zemlje," je dejal Leane in jo spravil v ravnovesje, ki ga znanstveniki imenujejo termalizirano. Sčasoma se ta termalna temna snov razvije do večje gostote kot nekaj ohlapnih galaktičnih delcev, kar pomeni, da je bolj verjetno, da bo zadela detektor. Na žalost se termalizirana temna snov premika veliko počasneje kot galaktična temna snov, kar pomeni, da bi dala veliko manj energije kot galaktična temna snov – verjetno premalo, da bi jo tradicionalni detektorji videli.
S tem v mislih sta se Leane in podoktorski sodelavec SLAC Anirban Das obrnila na Noaha Kurinskyja, zaposlenega znanstvenika na SLAC in vodjo novega laboratorija, osredotočenega na odkrivanje temne snovi s kvantnimi senzorji, ki je razmišljal o uganki: Tudi ko so superprevodniki ohladi na absolutno ničlo, odstrani vso energijo iz sistema in ustvari stabilno kvantno stanje, nekako energija ponovno vstopi in moti kvantno stanje.
Običajno znanstveniki domnevajo, da je to zaradi nepopolnih hladilnih sistemov ali nekega vira toplote v okolju, je dejal Kurinksy. Lahko pa obstaja še en razlog, je dejal: "Kaj pa, če imamo dejansko popolnoma hladen sistem in je razlog, da ga ne moremo učinkovito ohladiti, ker ga nenehno bombardira temna snov?" Das, Kurinsky in Leane so se spraševali, ali bi lahko superprevodne kvantne naprave preoblikovali kot termalne detektorje temne snovi. Po njihovih izračunih je minimalna energija, potrebna za aktiviranje kvantnega senzorja, dovolj nizka – okoli tisočinke elektronvolta – da bi lahko zaznal nizkoenergijsko galaktično temno snov in tudi termalne delce temne snovi, ki visijo okoli Zemlje.
Seveda to ne pomeni, da je temna snov kriva za motnje kvantnih naprav – le da je to mogoče. Naslednji korak, sta dejala Leane in Kurinsky, je ugotoviti, ali in kako lahko občutljive kvantne naprave spremenijo v detektorje temne snovi.
Pri tem je treba upoštevati nekaj stvari. Za začetek, morda obstaja boljši material za izdelavo naprave. »Za začetek smo iskali aluminij, in to samo zato, ker je to verjetno najbolje opisan material, ki je bil doslej uporabljen za detektorje,« je dejal Leane. "Lahko pa se izkaže, da za vrsto masnega razpona, ki ga gledamo, in vrsto detektorja, ki ga želimo uporabiti, morda obstaja boljši material." Obstaja tudi možnost, da termalizirana temna snov ne bi delovala s kvantno napravo na enak način, kot naj bi galaktična temna snov delovala z napravami za neposredno zaznavanje, je dejal Leane. "V tej študiji smo samo razmišljali o preprostem primeru temne snovi, ki prihaja in se odbija naravnost od detektorja, vendar bi lahko naredil veliko drugih stvari." Na primer, drugi delci bi lahko sodelovali s temno snovjo, kar bi spremenilo način porazdelitve delcev v detektorju.
"To je ena od odličnih stvari pri SLAC," pravi Leane.
(Levo) Nov predlog za odkrivanje temne snovi išče pogoste interakcije med jedri v detektorju in nizkoenergijsko temno snovjo, ki je lahko prisotna na Zemlji in okoli nje. (Desno) Običajni poskus neposrednega zaznavanja išče občasne odboje zaradi sipanja temne snovi. (Slika: Anirban Das, Noah Kurinsky in Rebecca Leane) Večina eksperimentov s temno snovjo lovi galaktično temno snov, ki poleti na Zemljo neposredno iz vesolja, druga vrsta pa morda že leta visi okoli Zemlje, je dejala fizičarka SLAC Rebecca Leane, ki je bila avtor nove študije (Pisni pregledi fizike, "Moč, povzročena s temno snovjo v kvantnih napravah").
"Temna snov gre v Zemljo, se močno odbija in se sčasoma samo ujame v gravitacijsko polje Zemlje," je dejal Leane in jo spravil v ravnovesje, ki ga znanstveniki imenujejo termalizirano. Sčasoma se ta termalna temna snov razvije do večje gostote kot nekaj ohlapnih galaktičnih delcev, kar pomeni, da je bolj verjetno, da bo zadela detektor. Na žalost se termalizirana temna snov premika veliko počasneje kot galaktična temna snov, kar pomeni, da bi dala veliko manj energije kot galaktična temna snov – verjetno premalo, da bi jo tradicionalni detektorji videli.
S tem v mislih sta se Leane in podoktorski sodelavec SLAC Anirban Das obrnila na Noaha Kurinskyja, zaposlenega znanstvenika na SLAC in vodjo novega laboratorija, osredotočenega na odkrivanje temne snovi s kvantnimi senzorji, ki je razmišljal o uganki: Tudi ko so superprevodniki ohladi na absolutno ničlo, odstrani vso energijo iz sistema in ustvari stabilno kvantno stanje, nekako energija ponovno vstopi in moti kvantno stanje.
Običajno znanstveniki domnevajo, da je to zaradi nepopolnih hladilnih sistemov ali nekega vira toplote v okolju, je dejal Kurinksy. Lahko pa obstaja še en razlog, je dejal: "Kaj pa, če imamo dejansko popolnoma hladen sistem in je razlog, da ga ne moremo učinkovito ohladiti, ker ga nenehno bombardira temna snov?" Das, Kurinsky in Leane so se spraševali, ali bi lahko superprevodne kvantne naprave preoblikovali kot termalne detektorje temne snovi. Po njihovih izračunih je minimalna energija, potrebna za aktiviranje kvantnega senzorja, dovolj nizka – okoli tisočinke elektronvolta – da bi lahko zaznal nizkoenergijsko galaktično temno snov in tudi termalne delce temne snovi, ki visijo okoli Zemlje.
Seveda to ne pomeni, da je temna snov kriva za motnje kvantnih naprav – le da je to mogoče. Naslednji korak, sta dejala Leane in Kurinsky, je ugotoviti, ali in kako lahko občutljive kvantne naprave spremenijo v detektorje temne snovi.
Pri tem je treba upoštevati nekaj stvari. Za začetek, morda obstaja boljši material za izdelavo naprave. »Za začetek smo iskali aluminij, in to samo zato, ker je to verjetno najbolje opisan material, ki je bil doslej uporabljen za detektorje,« je dejal Leane. "Lahko pa se izkaže, da za vrsto masnega razpona, ki ga gledamo, in vrsto detektorja, ki ga želimo uporabiti, morda obstaja boljši material." Obstaja tudi možnost, da termalizirana temna snov ne bi delovala s kvantno napravo na enak način, kot naj bi galaktična temna snov delovala z napravami za neposredno zaznavanje, je dejal Leane. "V tej študiji smo samo razmišljali o preprostem primeru temne snovi, ki prihaja in se odbija naravnost od detektorja, vendar bi lahko naredil veliko drugih stvari." Na primer, drugi delci bi lahko sodelovali s temno snovjo, kar bi spremenilo način porazdelitve delcev v detektorju.
"To je ena od odličnih stvari pri SLAC," pravi Leane.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64933.php
