Atoomklokken in de ruimte zouden het mysterie van donkere materie kunnen oplossen | Wetenschap | Nieuws

0

Natuurkundigen konden eindelijk het mysterie van donkere materie oplossen door atoomklokken te analyseren die aan boord van een ruimtevaartuig in een baan binnen de baan van Mercurius, dicht bij de zon, waren geplaatst. Dit is de suggestie van een studie van kosmoloog dr. Joshua Eby van de Universiteit van Tokio en zijn collega’s dr. Yu-Dai Tsai van de Universiteit van Californië, Irvine en professor Marianna Safronova van de Universiteit van Delaware. Ons theoretisch begrip van de verdeling van donkere materie in het zonnestelsel wordt momenteel volledig beperkt door gegevens over de baan van de planeten. In het ruimtegebied binnen de baan van Mercurius is er echter bijna geen beperking – en dus zou het nemen van een meting hier, zo legde het team uit, baanbrekende limieten kunnen stellen aan de concentratie van donkere materie die in theoretische modellen wordt gebruikt.

“Donkere materie” is de naam die natuurkundigen hebben gegeven aan de mysterieuze component van het universum waarvan het bestaan ​​- en de invloed van de zwaartekracht – nodig is om de beweging van sterren in sterrenstelsels volledig te verklaren.

Geschat wordt dat ongeveer 27 procent van de totale massa en energie van het universum bestaat uit donkere materie – en zelfs 85 procent van zijn massa alleen.

Desondanks is donkere materie nooit direct gedetecteerd. Wetenschappers geloven echter dat donkere materiedeeltjes met zeer kleine massa’s in staat kunnen zijn om oscillaties op te wekken in de constanten van de natuur.

Er wordt met name gedacht dat zogenaamde ultralichte donkere materie de massa van het elektron en de interactiesterkte van de elektromagnetische kracht kan veranderen. Het resultaat hiervan is dat de donkere materie de overgangen tussen verschillende toestanden in zowel atomen als kernen enigszins zou moeten veranderen.

Hier komen atoomklokken om de hoek kijken. Deze geavanceerde uurwerken houden het spoor bij door nauwkeurig de excitatie van atomen te meten. De impuls hiervoor wordt aangedreven door de atomen te bombarderen met fotonen die worden geproduceerd door de resonantie van een kwartskristal – net zoals die in de klokken die je misschien thuis hebt.

Kwartskristallen zijn prima voor conventionele uurwerken, maar de snelheid waarmee ze trillen kan worden beïnvloed door de omgevingsomstandigheden – tot een miljardste van een seconde per uur verliezen. Atoomklokken corrigeren zichzelf door een kwartskristal te gebruiken dat is afgestemd op de exacte frequentie die nodig is om microgolven te creëren die een bepaald atoomelement kunnen opwekken.

Deze microgolven worden op de atomen afgevuurd en een magnetische detector controleert of genoeg atomen inderdaad in een hogere energietoestand worden geëxciteerd. Als dit niet lukt, weet het systeem de kwartsoscillator te stimuleren om zijn trillingen weer op gang te krijgen.

Met de oscillator op de juiste frequentie gehouden, kan men elke trilling van het kristal tellen om het verstrijken van de tijd te markeren, ongeveer op dezelfde manier waarop klassieke klokken een meting van de oscillaties van een slinger gebruiken.

LEES MEER: Er bestaat mogelijk een spiegeluniversum dat teruggaat in de tijd vanaf de oerknal

Atoomklokken blijven echter gevoelig voor ultralichte donkere materie. Zoals de onderzoekers uitleggen: “De oscillaties van het ultralichte veld van donkere materie kunnen een in de tijd variërende bijdrage leveren aan fundamentele constanten, waaronder de elektronenmassa en de fijnstructuurconstante.”

Wat dit in de praktijk betekent, is dat de frequentie (en, bij uitbreiding, energie) van de microgolffotonen die nodig zijn om de titulaire atomen in een atoomklok te exciteren enigszins verandert op basis van de aanwezigheid van donkere materie.

Dr. Eby voegt eraan toe: “Hoe meer donkere materie er rond het experiment is, hoe groter deze oscillaties, dus de lokale dichtheid van donkere materie is van groot belang bij het analyseren van het signaal.”

Door twee verschillende atoomklokken naar boven te sturen die verschillende gevoeligheden hebben voor de variatie van fundamentele constanten veroorzaakt door donkere materie, zou het mogelijk zijn om een ​​ruwe meting te doen van de concentratie van donkere materie in het gebied.

NIET MISSEN;
Grootste energiebesparende hacks voor ketels nu de temperaturen dalen [INSIGHT]
OVO-klanten kregen een enorme boost met gratis service om £ 260 te besparen [REPORT]
Slimme meterklanten lijden ‘nachtmerrie’ over problemen met apparaten [ANALYSIS]

De technologie om dit concept in de praktijk te brengen bestaat al, merkt het team op, met NASA’s Sun-analysing Parker Space Probe die al in de baan van Mercurius werkt.

Dr. Eby zei: “Een mogelijke toekomstige missie, met afscherming en traject dat erg lijkt op de Parker Solar Probe, maar met een atoomklokapparaat, zou voldoende kunnen zijn om de zoektocht uit te voeren.”

De jacht op donkere materie is niet de enige reden waarom je misschien een kwantumklok aan boord van een ruimtevaartuig wilt plaatsen, merkten de onderzoekers op.

Dr. Eby legde uit: “Ruimtemissies over lange afstanden, inclusief mogelijke toekomstige missies naar Mars, zullen een uitzonderlijke tijdwaarneming vereisen, zoals atoomklokken in de ruimte dat zouden doen.

De volledige bevindingen van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

Read original article here

Ontkenning van verantwoordelijkheid! Palaunow is een automatische aggregator rond de wereldwijde media. Alle inhoud is gratis beschikbaar op internet. We hebben het zojuist op één platform ondergebracht, alleen voor educatieve doeleinden. In elke inhoud wordt de hyperlink naar de primaire bron gespecificeerd. Alle handelsmerken behoren toe aan hun rechtmatige eigenaars, al het materiaal aan hun auteurs. Als u de eigenaar van de inhoud bent en niet wilt dat wij uw materiaal op onze website publiceren, neem dan contact met ons op via e-mail – abuse@Palaunow.com. De inhoud wordt binnen 24 uur verwijderd.

Leave A Reply

Your email address will not be published.