Forscher vom MIT haben ein einzigartiges Mittel zum Nachweis dunkler Materie durch Simulation eines Neutronensterns vorgeschlagen.
Physiker wissen seit langem, dass das Universum weit mehr ist, als es scheint. Das Gravitationsverhalten von Galaxien kann nicht durch die Materie erklärt werden, die wir direkt beobachten können. Dies veranlasste die Wissenschaftler, vorzuschlagen, dass eine noch nicht nachweisbare zusätzliche Masse existieren muss, treffend benannt dunkle Materie .
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Um die Bausteine des Universums zu verstehen, verfügen Wissenschaftler über einige beeindruckende Werkzeuge. Jede neue Entdeckung, die beim Large Hadron Collider entdeckt wurde, führt zu a Flut von Forschungsarbeiten . Ein Team von Physikern am MIT hat ein neues Experiment vorgeschlagen, um ein bislang als Axion bekanntes hypothetisches Teilchen zu detektieren. Durch die Simulation extremer Bedingungen in einem Neutronenstern, einem so genannten Magnetar, hoffen sie, ein zu erzeugenMagnetfeld, das stark genug ist, um Axionen "sichtbar" zu machen.
Co-Autor der letzten Teams Papier , Associate Professor Jesse Thaler, sagte MIT News :
„Axionen sind sehr seltsame, nicht intuitive Teilchen. Sie sind extrem leicht, mit schwachen Wechselwirkungen, und dennoch kann dieses Teilchen das Materiebudget des Universums dominieren und fünfmal häufiger als gewöhnliche Materie sein. Also mussten wir es wirklichÜberlegen Sie genau, ob diese Partikel mit der aktuellen Technologie im Prinzip nachweisbar sind. Das ist äußerst entmutigend. “
Das Experiment konzentriert sich auf ein Gerät mit einem fantastischen Akronym: ABRACADABRA Ein breitbandiger / resonanter Ansatz zur Erkennung kosmischer Axionen mit einem verstärkenden B-Feld-Ringgerät. Das Gerät arbeitet bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt und besteht aus eingewickelten Magnetspulensupraleitendes Metall.
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Forscher hoffen, dass der neue Ansatz zu Einsichten in das Problem der starken CP Ladungsparität führen könnte. Dieses anhaltende Rätsel dreht sich um das, was Co-Autor Benjamin Safdi "die Gleichgültigkeit von Neutronen gegenüber elektrischen Feldern" nennt. Er erklärte :
„Wir erwarten nicht, dass Neutronen in Gegenwart eines elektrischen Feldes beschleunigen, weil sie keine elektrische Ladung tragen, aber Sie können erwarten, dass sie sich drehen. Wir erwarten, dass sie ein elektrisches Dipolmoment haben, wo Sie könnenStellen Sie sich ein Neutron mit einer Plusladung auf der einen Seite und einer Minusladung auf der anderen Seite vor. Nach unserem derzeitigen Verständnis existiert dieser Rotationseffekt jedoch nicht, während die Theorie dies vorschreibt. “
Das Axion ist möglicherweise für dieses merkwürdige Verhalten verantwortlich. Physiker haben vorgeschlagen, dass das Axion dies möglicherweise kann. Entfernen Sie das elektrische Dipolmoment eines Neutrons mit den resultierenden magnetischen Ergebnissen, die durch Experimente nachweisbar sind.
Wie MIT die Informationen anwenden möchte
Associate Professor Thaler sagt, die Arbeit sei ermutigend: „Es ist sehr verlockend zu sagen, dass es möglicherweise ein Teilchen gibt, das diesem tiefen Zweck dient, und noch mehr, wenn wir das Vorhandensein dieser Teilchen in Form von dunkler Materie nachweisen würden.“
Aufbauend auf der Arbeit der University of Washington versucht das MIT-Team, den Forschungsumfang mithilfe des vorgeschlagenen Experiments zu erweitern. Associate Professor Thaler erklärte :
“ Das Problem des starken CP hängt damit zusammen, ob der Spin eines Neutrons auf elektrische Effekte reagiert, und Sie können sich einen Magnetar als einen gigantischen Spin mit großen Magnetfeldern vorstellen. Wenn Axionen eintreten und die Eigenschaften der Kernmaterie ändern, um sie aufzulösenAufgrund des starken CP-Problems können Axionen möglicherweise mit diesem Magnetar interagieren und es Ihnen ermöglichen, es auf eine neue Art und Weise zu sehen. Daher sollten die subtilen Effekte von Axionen verstärkt werden. “
Andere Forscher sind hoffnungsvoll. Assistenzprofessor Gray Rybka von der University of Washington sagte “ Erst in letzter Zeit gab es viele gute Ideen für die Suche nach [niederfrequenten Axionen]. Das hier vorgeschlagene Experiment baut auf früheren Ideen auf und ist, wenn die Autoren korrekt sind, möglicherweise die praktischste experimentelle Konfiguration, die einige der plausiblen untersuchen kannAxionregime mit niedrigerer Frequenz. ”
Associate Professor Thaler stimmte zu :
„Wir haben ein Instrument, das für viele Wellenlängen empfindlich ist, und wir können es mit einem Axion einer bestimmten Wellenlänge kitzeln, und ABRACADABRA wird mitschwingen. Und wir werden Neuland betreten, wo wir möglicherweise dunkle Materie von diesem Prototyp sehen könnten. Das wäre fantastisch."
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Via : MIT
Geschrieben von Jody Binns