Czy poznamy tajemnicę ciemnej materii? Naukowcy mają sposób
Wszystko wskazuje na to, że jesteśmy coraz bliżej zrobienia kroku milowego w badaniach nad jedną z największych tajemnic kosmosu, ciemną materią. Według najnowszych badań pomóc w tym mają… zegary atomowe. W jaki sposób?
Ciemna materia to nieuchwytny skarb astronomów. Niby otacza nas w całym kosmosie, stanowiąc aż 85% całkowitej materii Wszechświata, zapełniając jej ogromne obszary. Niby ma odpowiadać za dodawanie grawitacji galaktykom czy innym ciałom, jednak... nikt nie jest tego pewny, bo jeszcze nikt nigdy nie uchwycił ciemnej materii i się jej nie przyjrzał... jeśli w ogóle istnieje.
Ta "ciemna materia" jako zagadka czegoś, co może nas otaczać, mając tak duży wpływ na kosmos, ale jednakowo nie da się tego złapać, nie pozwala astronomom spać po nocach. Możliwe jednak, że niedługo dokonają przełomu w badaniach nad ciemną materią, za pomocą niezwykłych zegarów atomowych.
Zegary atomowe jako klucz do poznania ciemnej materii
Zegary atomowe są najdokładniejszymi instrumentami do pomiaru czasu, jakimi dysponujemy. Według niektórych naukowców ich niesamowita precyzja może pomóc w wykrywaniu wahań energii. Te zaś w teorii mogą naprowadzić na niektóre rodzaje ciemnej materii.
Taką tezę przedstawili naukowcy z University of Sussex i National Physical Laboratory w Wielkiej Brytanii, którzy użycie zegarów atomowych do wykrywania pewnych cząstek o niskiej masie. Swoje badania opublikowali na łamach New Journal of Physics.
Według założeń takie cząsteczki oddziałują ze zwykłymi cząstkami materii, ale bardzo słabo. Zegary atomowe działają na podstawie niezwykle trudnych w zauważeniu oscylacji atomów, gdy poruszają się one między stanami energetycznymi, aby określić czas. W teorii każde uderzenie w te oscylacje, na przykład z ultralekkiej teoretycznej cząstki ciemnej materii, mogłoby zostać przezeń zauważone.
Przydatność zegarów atomowych dla astronomii
Zegary atomowe już pomagają w badaniu kosmosu. Prócz idealnego odmierzania czasu pomagają badać, jak grawitacja może zakłócać czas. Jednak według nowych teorii brytyjskich naukowców mogą pomóc w wykryciu ciemnej materii.
Badacze zaproponowali kilka teoretycznych modeli, jak można zmierzyć zmiany w taktowaniu zegara atomowego, aby później dokonać odczytów. Następnie wykonali eksperyment na dwóch zegarach atomowych, gdzie jeden był bardziej podatny zamiany stałych, na których opierają się podstawowe prawa fizyki. Ze wszystkich wybrano stałą, która opisuje, jak silnie elektrony są przyciągane do protonów w atomie, oraz stosunkowi masy elektronu do protonu, opisujących masę atomu. Te stałe mogą zostać zakłócone przez cząsteczki, teoretycznie odpowiedzialne za efekty ciemnej materii.
W naukowym modelu badacze zobaczyli, że stałe mogą pokazywać zauważalne zmiany. Wszystko zamyka się jednak w teorii, założeniach i przewidywaniach. Niemniej daje to podstawy do sądzenia, że nawet prawie niezauważalne zmiany w "tykaniu" zegarów atomowych, może naprowadzić naukowców na ślady wręcz legendarnej ciemnej materii i być może, jej uchwycenia.
