Yeni nesil yerçekimi dalgası dedektörleri karanlık maddeyi tam olarak belirleyebilir

Yerçekimi astronomisi, astronomların ölçeğin devasa, şiddetli ucunun nasıl çalıştığını anlamaları için birçok kapı açan nispeten yeni bir disiplindir. Evrendeki kara delik birleşmelerini ve diğer aşırı olayları haritalamak için kullanılmıştır. Cal Tech’in Walter Burke Teorik Fizik Enstitüsü’nden bir ekip, karanlık maddenin özelliklerini sınırlayan yeni teknolojiyi çok iyi kullandıklarını düşünüyor.

Daha önce birçok kez bahsettiğimiz gibi, karanlık madde, evrendeki kütlenin büyük çoğunluğunu oluşturan, ancak sıradan elektromanyetik dalgalar tarafından görülemeyen ve bu şekilde onu “görmemizi”, üzerinde düşünmemizi neredeyse imkansız kılan maddedir. BT. Bununla birlikte, bu parçacıklar, eğer gerçekten iseler, başka bir temel kuvvet olan yerçekimi ile etkileşime girerler.

yerçekimi dalgası (GW) gözlemevleri tarafından yapılan çalışmalar için potansiyel bir hedef haline getiriyor. Ancak bu çalışmanın arkasında bazı varsayımlar var. Birincisi, karanlık maddenin “büyük” bir fenomen olduğu, yani kuantum mekaniği alanına tabi olmadığıdır. Yerçekimi dalgalarının yalnızca yazarların süper ağır karanlık madde olarak adlandırdıkları ve bağlam içinde makalelerin kendileriyle ilgili olan maddeler üzerinde etki etmesi muhtemeldir.

Yerçekimi yöntemlerini tespit etmek için tasarlanmış interferometreler, bu kategoriye girecek kadar ağır parçacıklardan etkilenen sinyalleri alabilir. Özellikle, bu parçacıklar, ikisi yazarların ilk kez hesapladığı üç farklı yerçekimi dalgası özelliğini etkileyecektir.

İlki, her lise fizik öğrencisinin öğrendiği Doppler etkisidir, genellikle ambulansların size doğru ve sizden uzağa doğru giderken nasıl farklı göründüklerine dair bir örnekle. Aynı fenomen yerçekimi dalgalarında da meydana gelir, çünkü kaynaklarının GW gözlemevine göre nasıl hareket ettiğine bağlı olarak uzay-zamanı benzer şekilde etkilerler.

Hangi karanlık maddenin GW’leri etkileyebileceğine daha kesin bir bakış için, yazarlar Shapiro ve Einstein’ın gecikmesine bakıyorlar. Shapiro gecikmesi, sinyalin interferometrenin bir ucundan diğerine gitmesi için geçen süredeki değişikliktir. Bu, interferometrenin kolu boyunca herhangi bir yerde uzay-zaman sıkıştırması olup olmadığına bağlı olarak değiştirilebilir. Öte yandan, Einstein gecikmesi, interferometrenin yerçekimi dalgalarını ölçmek için kullandığı saatteki gerçek bir gecikmedir. Ancak bu etki, belirli interferometre yapılandırmalarında iptal olur.

Yazarların tüm bunlardan çıkardığı şey, Caltech’teki yerçekimi alanı uzay-zaman için kuantum dolaşıklık deneyi (GQuEST) gibi yakında devreye girmesi beklenen son teknoloji GW gözlemevlerinin bunu yapabilmesi gerektiğidir. varsa, geçiş yapan karanlık maddeyi algılar. “Ekstra ağır” olarak değerlendirilecek kadar büyük. Ancak araştırmanın ilginç olan ve temel fiziğin daha derinden anlaşıldığını gösteren başka bir nüansı var.

Dünyanın her yerindeki fizik öğrencilerine temel kuvvetler – yerçekimi, elektromanyetizma ve güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler – öğretilir. Ancak, şimdiye kadar gözlemimize göre görünmeyen beşinci bir güç olabilir. Yukawa etkileşimi olarak bilinen bu kuvvet, karanlık madde ile klasik fizik öğrencilerinin aşina olduğu daha geleneksel parçacık türleri arasında işleyen teorik beşinci temel kuvvettir – teorik fizikte baryonlar olarak bilinirler. Şimdiye kadar, bu gücün var olduğuna dair kesin bir kanıt bulunmadı, ancak bazı deneyler onu sınırlamak için çalışmaya başlıyor. Gazeteye göre, eğer varsa, bu GW dedektörleri onları daha da sınırlamaya yardımcı olmada rol oynayabilir.

Yeni bir temel güç bulmak ve teorik fiziği onlarca yıldır rahatsız eden bir bilmeceyi çözmek, nispeten yeni bir bilim için ağır bir yük. Ancak bilimin kendisi tam olarak bu şekilde ilerliyor – daha fazla ölçüm yapmak ve yeni teorileri kanıtlamak veya çürütmek için yeni teknolojileri kullanmak. Şimdi, uzun bir aradan sonra, Gravity Orb’un parlama zamanı.

Daha fazla bilgi edin:
sen ve ark. – Yerçekimi dalgası deneyleriyle makroskobik karanlık maddeyi tespit etme
Utah – Yakında ölen yıldızlardan gelen yerçekimi dalgalarını tespit edebiliriz
Utah – Onlarca yıllık gözlemlerden sonra, astronomlar nihayet süper kütleli karadeliklerin birleşmesi ile ilgili vızıldayan arka plan notası için bir fikir edindiler.
UT – Yerçekimi Dalga Dedektörleri: Nasıl Çalışırlar?

Ana resim:
Yeni nesil yerçekimi dalgası dedektörlerinden biri olan Kozmik Kaşif’in sanatçı tarafından tasviri.
Kredi – Matthew Evans / Sağlandı