" "
Utama KosmologiPengesan Gelombang Gravitational Mampu Dapat Mengesan Zarah-zarah Matter yang Berlanggar Dengan Cermin Mereka

Pengesan Gelombang Gravitational Mampu Dapat Mengesan Zarah-zarah Matter yang Berlanggar Dengan Cermin Mereka

Kosmologi : Pengesan Gelombang Gravitational Mampu Dapat Mengesan Zarah-zarah Matter yang Berlanggar Dengan Cermin Mereka

Bidang astronomi telah merevolusikan terima kasih kepada pengesanan gelombang graviti pertama (GW). Sejak pengesanan awal dibuat pada bulan Februari 2016 oleh para saintis di Balai Cerap gelombang Gravitational Laser Interferometer (LIGO), pelbagai peristiwa telah dikesan. Ini telah memberi gambaran tentang fenomena yang telah diramalkan sejak abad yang lalu oleh Albert Einstein.

Ternyata, infrastruktur yang digunakan untuk mengesan GW juga dapat membantu memecahkan misteri astronomi yang lain: Dark Matter! Menurut satu kajian baru oleh pasukan penyelidik Jepun, interferometer laser boleh digunakan untuk mencari Partikel-partikel Besar-besaran Beracun (WIMPs), seorang partikel kandidat utama dalam memburu Matter Matter.

Untuk recap, WIMPS adalah zarah asas teoretikal yang berinteraksi dengan perkara biasa (baryonic) hanya melalui interaksi lemah. Seperti halnya zarah-zarah asas lain yang merupakan sebahagian daripada Model Standard (yang mana WIMPS tidak), mereka akan dicipta semasa Alam semesta awal apabila kosmos sangat panas.

WIMPs adalah pada dasarnya zarah calon mikroskopik, yang meletakkannya pada ujung spektrum yang berbeza dari calon utama lain Macrococcal Massive Compact Halo Objects (MACHOs). Setakat ini, pelbagai eksperimen telah dijalankan untuk mencari zarah-zarah ini dari pelanggaran zarah dan pengesanan tidak langsung kepada kaedah yang lebih langsung tetapi keputusannya tidak dapat disimpulkan.

Sebagai Dr. Satoshi Tsuchida, penyelidik fizik pasca doktoral di Osaka City University dan pengarang utama kajian (yang baru-baru ini muncul dalam talian), memberitahu Universe Today melalui e-mel:

Kebanyakan MACHOs dipercayai terdiri daripada perkara baryonic, tetapi baryon hanya mempunyai 5% daripada Alam Semesta. Oleh itu, kita tidak dapat menjelaskan struktur Alam Semesta sekarang jika semua perkara gelap terdiri daripada MACHOs. Sebaliknya, WIMPs adalah perkara non-baryonic dan kami tidak mempunyai sebab untuk mengecualikan [mereka] dari perkara gelap Oleh itu, WIMPs boleh menjanjikan calon-calon yang gelap.

Demi kajian mereka, pasukan penyelidikan (yang merangkumi ahli-ahli Institut Universiti Osaka, Nambu Yoichiro Institut Fizik Teoritis dan Eksperimen dan Universiti Ritsumeikan) mencadangkan satu kaedah carian baru yang mengambil kesempatan daripada kemajuan terkini dalam pengesanan gelombang graviti. Menggunakan kaedah yang sama untuk mengesan riak di ruang angkasa, mereka berpendapat bahawa WIMP juga dapat dikesan untuk kali pertama.

Balai Cerap Gravitational-Wave Interferometer (LIGO) terdiri daripada dua pengesan, satu ini di Livingston, La., Dan satu berhampiran Hanford, Cuci. Kredit: Caltech / MIT / LIGO Lab

Ini akan menjadi pendekatan pengesanan direct menggunakan laser interferometers, satu kaedah yang telah dicadangkan pada masa lalu. Walau bagaimanapun, kaedah ini masih belum diuji, sebahagiannya kerana saintis belum lagi mengira jenis isyarat yang akan disebabkan oleh interaksi langsung antara WIMP dan nukleon dalam cermin laser interferometer.

Walau bagaimanapun, pasukan penyelidikan berpendapat bahawa gerakan pendulum dan cermin dalam pengesan GW akan terhenti akibat perlanggaran. Pasukan penyelidikan menganalisis gerakan ini dan menganggarkan bagaimana mereka dapat dikesan sebagai sistem sensor yang sangat canggih, seperti yang digunakan oleh LIGO dan pengesan GW yang lain.

Dari sini, pasukan itu dapat menyediakan rangka kerja yang boleh digunakan untuk penyelidikan masa depan. Oleh itu, kaedah kami mungkin [memberikan] pengetahuan baru untuk perkara gelap [penyelidikan], kata Dr. Satoshi. Pengesan GW generasi akan datang mempunyai sensitiviti yang lebih baik daripada generasi generasi semasa, jadi isyarat kepada nisbah bunyi akan ditingkatkan dengan beberapa pesanan magnitud.

Jika kita dapat membuat satu kaedah untuk mengeluarkan isyarat perkara gelap pada pengesan GW, kaedah ini dapat memainkan peranan penting untuk menjelaskan sifat WIMP oleh pendekatan bebas, katanya. Oleh itu, kajian kami mungkin membantu dalam mendedahkan struktur alam semesta bukan sahaja pada masa kini, tetapi juga pada masa lalu dan masa depan.

Observatorium KAGRA sedang menjalani peningkatan. Kredit: NOAJ

Ini termasuk pengesan gelombang Gravitational Kamioka, Teleskop Gelombang Mikro Kriogenik skala besar (KAGRA) di Jepun - yang sedang dinaik taraf - dan Einstein Telescope (ET), pengesan Eropah generasi ketiga yang masih dalam fasa reka bentuk. Apabila ini datang dalam talian dan menyertai LIGO dan pemerhatian Virgo (di Itali), mereka akan membenarkan kadar pengesanan yang tidak pernah berlaku sebelum ini.

Ini bukan kali pertama para saintis mencadangkan aplikasi lain untuk penyelidikan GW. Contohnya, pasukan saintis antarabangsa baru-baru ini mencadangkan supaya GW boleh digunakan untuk mengkaji galaksi kerdil, dengan harapan melihat bagaimana mereka dikuasai oleh Dark Matter. Cadangan lain menggunakan GW untuk mengukur kadar pengembangan Universe - satu kaedah yang boleh memberitahu kita banyak tentang sifat dan pengaruh Dark Energy!

Satu kuasa astronomi yang misterius, yang baru sahaja disahkan, yang boleh membawa kepada pemahaman baru tentang dua misteri kosmologi terbesar! Berapa masa untuk hidup!

Bacaan Lanjut: arXiv

Kategori:
Light Finite - Mengapa Kita Sentiasa Lihat Masa Dalam Masa
Ho-Hum. Kejayaan Lebih Membosankan untuk SpaceX sebagai Crew Dragon Splashes Down