Du kjenner det gamle ordtaket: "Hvis du vil skjule noe, kan du sette det i syne?" I følge et nytt forslag fra to fysikere, kan denne logikken være grunnen til at forskere har kjempet så lenge for å finne den mystiske massen som antas å utgjøre 27% av saken i universet.
Kort sagt, disse to fysikerne mener at mørk materie kan bli funnet på samme måte som du kan finne den raskeste ruten til arbeid: ved å konsultere Global Positioning System.
Andrei Derevianko fra University of Nevada, Reno, og Maxim Pospelov, University of Victoria and Perimeter Institute for Theoretical Physics i Canada, foreslo denne metoden tidligere i år på en serie anerkjente vitenskapelige konferanser, der den møttes med generell godkjenning .
Ideen deres krever bruk av GPS-satellitter og andre atomklokke-nettverk og sammenligne tidene sine for å se etter avvik. Derevianko og Pospelov antyder at mørk materie kan ha en forstyrrende innvirkning på atomurene, og at ved å se på eksisterende nettverk av atomur, kan det være mulig å oppdage lommer med mørk materie ved deres særegne signatur.
De to begynner å teste denne teorien ved å analysere klokkedata fra de 30 GPS-satellittene, som bruker atomur til hverdagsnavigering. Korrelerte nettverk av atomklokker, for eksempel GPS og noen bakkenettverk som allerede eksisterer, kan brukes som et kraftig verktøy for å søke etter den topologiske defekten mørk materie der opprinnelig synkroniserte klokker vil bli desynkroniserte.
"Til tross for solide observasjonsbevis for eksistensen av mørk materie, forblir dens natur et mysterium," sa Derevianko, professor ved University of Science ved University. “Noen forskningsprogrammer innen partikkelfysikk antar at mørk materie er sammensatt av tung-partikkel-lignende materie. Denne antagelsen stemmer kanskje ikke, og det er betydelig interesse for alternativer. ”
Forslaget deres bygger på ideen om at mørk materie kan komme fra sprekker i universets kvantefelt som kan forstyrre så grunnleggende egenskaper som massen til et elektron, og ha en innvirkning på måten vi måler tid på. Dette representerer et brudd fra det mer konvensjonelle synet om at mørk materie består av subatomære partikler som WIMPs og aksjoner.
"Forskningen vår forfølger ideen om at mørk materie kan være organisert som en stor gassliknende samling av topologiske defekter, eller energisprekker," sa Derevianko. ”Vi foreslår å oppdage manglene, den mørke saken, mens de sveiper gjennom oss med et nettverk av sensitive atomklokker. Ideen er at hvor klokkene går ut av synkronisering, ville vi vite at mørk materie, den topologiske feilen, har gått forbi. Faktisk ser vi for oss å bruke GPS-konstellasjonen som den største menneskebygde mørkstoffdetektoren. "
Derevianko samarbeider om å analysere GPS-data med Geoff Blewitt, direktør for Nevada Geodetic Laboratory, også ved College of Science ved University of Nevada, Reno. Geodetic Lab utviklet og vedlikeholder det største GPS-databehandlingssenteret i verden, i stand til å behandle informasjon fra omtrent 12 000 stasjoner rundt om i verden kontinuerlig, 24/7.
Blewitt, også fysiker, forklarte hvordan en rekke atomklokker muligens kunne oppdage mørk materie.
"Vi vet at den mørke saken må være der, for eksempel fordi den sees å bøye lys rundt galakser, men vi har ingen bevis for hva den kan være laget av," sa han. “Hvis den mørke saken ikke var der, ville ikke den normale saken som vi vet om være tilstrekkelig til å bøye lyset så mye som det gjør. Det er bare en av måtene forskere vet at det er en enorm mengde mørk materie et sted der ute i galaksen. En mulighet er at den mørke substansen i denne gassen ikke kan være laget av partikler som vanlig materie, men av makroskopiske ufullkommenheter i stoffets rom-tid.
Jorden feier gjennom denne gassen når den går i bane rundt galaksen. Så for oss ser det ut til at gassen ser ut som en galaktisk vind av mørk materie som blåser gjennom jordsystemet og dets satellitter. Når mørkstoffet blåser av, vil det av og til føre til at klokker av GPS-systemet går ut av synkronisering med et fortellermønster i løpet av omtrent 3 minutter. Hvis den mørke saken får klokkene til å gå ut av synk med mer enn en milliarddel sekund, bør vi lett kunne oppdage slike hendelser. ”
Jeff Thompson, fysiker og dekan ved University's Science of Science, sa "Denne typen arbeid kan være transformerende innen vitenskap og kan endre hvordan vi tenker om universet vårt. “Andrei er fysiker i verdensklasse, og han har allerede gitt viktige bidrag til fysikken. Det er et under å se det fantastiske arbeidet som kommer fra ham og hans gruppe. ”
Derevianko underviser i kvantefysikk og relaterte fag ved University of Nevada, Reno. Han har skrevet mer enn 100 refererte publikasjoner innen teoretisk fysikk. Han er stipendiat i American Physical Society, en Simons-stipendiat i teoretisk fysikk og en Fulbright-stipendiat. Blant en rekke forskningsemner har han bidratt til utvikling av flere nye klasser av atomklokker og presisjonstester av grunnleggende symmetrier med atomer og molekyler.
Forskningen deres dukket opp tidligere denne uken i nettversjonen av det vitenskapelige tidsskriftet Naturfysikk, foran trykkversjonen.
