Eine 3D-Darstellung eines Schwarzen Lochs und seiner Gravitationswellen. andreausK / iStock
Wir könnten an der Schwelle zu einem kolossalen Durchbruch in der Physik stehen.
Ein neuartiger Gravitationswellendetektor hat zwei ungewöhnliche Ereignisse aufgezeichnet, die laut einer aktuellen Studie urzeitliche Schwarze Löcher oder dunkle Materie sein könntenveröffentlicht in der ZeitschriftPhysical Review Letters.
Die meisten Detektoren können solche hochfrequenten Gravitationswellen nicht aufzeichnen, und die neuen sind anders als alle bisher beobachteten.
Hochfrequente Gravitationswellen könnten der Schlüssel zum Nachweis von Dunkler Materie sein
Gravitationswellen treten auf, wenn starke Kräfte Wellen im Raum-Zeit-Gefüge erzeugen, die Einstein vor mehr als einem Jahrhundert vorhersagte, aber erst vor kurzem empirisch, im Jahr 2015, beobachtet wurdenüber LIGO-ähnliche Einrichtungen, die Gravitationswellen mit Frequenzen von 7 kHz bis 30 kHz identifizieren können. Diese werden durch unzumutbar starke Ereignisse verursacht, wie wenn ein Neutronenstern in ein Schwarzes Loch knallt. Physiker dachten jedoch auch, dass sich diese Wellen bei Frequenzen darüber hinaus ausbreiten könntenZum Zeitpunkt des Schreibens suchen zwei Experimente nach vergleichsweise hochfrequenten Wellen, die andere Phänomene im Universum bedeuten könnten.
Und schließlich hat der erste Datencache zwei verdächtige Entdeckungen enthüllt, die entweder auf urzeitliche Schwarze Löcher oder sogar auf ein Zeichen dunkler Materie hinweisen könnten.
Das Experiment wird vom ARC Center for Excellence for Dark Matter Particle Physics CDM sowie der University of Western Australia geleitet und verwendet eine beispiellose Art von Gravitationswellendetektor, den sogenannten Bulk Acoustic Wave BAW-ResonatorProjekt implementiert eine Quarzkristallscheibe, die bei der Ausbreitung von Schallwellen durch ihr Material mit hohen Frequenzen vibriert und eine elektrische Ladung erzeugt, die zwei benachbarte leitende Platten erkennen.Dann wird das Signal durch ein supraleitendes Quanteninterferenzgerät SQUID geleitet, das das Signal verstärktwird dann erkannt.
Die Ereignisse könnten urzeitliche Schwarze Löcher oder Dunkle Materie sein
Dieser Prozess ist zwar kompliziert, aber auch vor der elektromagnetischen Strahlung der Außenwelt durch mehrere Strahlungsschilde geschützt, in denen die Umgebung auf eine Temperatur von nahezu dem absoluten Nullpunkt unterkühlt wird was das Signalrauschen weiter reduziert. All dies ermöglicht dem Wunder der Ingenieurskunst,Wellen mit Frequenzen im MHz-Bereich erkennen. Das BAW-Projekt dauerte 153 Tage, mit zwei verschiedenen Durchläufen im Jahr 2019, bei denen Wissenschaftler zwei ungewöhnliche Ereignisse entdeckten. Das erste wurde am 12. Mai aufgezeichnet, das andere viel später, am 27. NovemberBeide wurden jedoch mit 5 MHz aufgenommen, was eine hohe Frequenz ist.
Das Rätsel liegt darin, die Ursache dieser Signale zu identifizieren, aber die Wissenschaftler haben hypothetische Lösungen: Sie könnten sein ursprüngliche Schwarze Löcher, geboren in dem wahnsinnigen Chaos unmittelbar nach dem Urknall wir reden hier Millisekunden nach dem Knall, das möglicherweise supermassereiche Schwarze Löcher gesät hat, die im Zentrum von Galaxien im ganzen Kosmos zur Ruhe kamen. Hochfrequente Gravitationswellen könntenstammen von einem dieser urzeitlichen Schwarzen Löcher, aber diese müssen noch empirisch verifiziert werden.Die andere Möglichkeit ist vielleicht verlockender, obwohl auch noch nicht beobachtet: eine Wolke aus Partikel der dunklen Materie durch das Instrument eilend.
Diese "Materie" ist wahrscheinlich im ganzen Kosmos reichlich vorhanden, interagiert jedoch nur über ihren starken Gravitationseinfluss mit unserer konventionellen Materie. Aber machen Sie keinen Fehler, die Bestätigung einer dieser Möglichkeiten würde einen kolossalen Durchbruch in der modernen Physik bedeuten, was bedeutet, dass wir es tun müssenersparen wir uns das Springen mit der Waffe, denn während dunkle Materie oder ursprüngliche Schwarze Löcher wäre eine welthistorische Entdeckung, es könnte auch etwas vergleichsweise Langweiliges sein, wie ein Meteor oder ein zufälliger atomarer Prozess. Die Zeit wird zeigen, was die Wissenschaftler gerade erlebt haben.