Вы знаете старую поговорку: «Если ты хочешь что-то скрыть, поставь это на глаза?» Что ж, согласно новому предложению двух профессоров физики, эта логика может быть причиной, почему ученые так долго боролись за то, чтобы найти таинственную массу, которая, как считается, составляет 27% вещества во вселенной.
Короче говоря, эти два физика считают, что темная материя может быть найдена так же, как вы можете найти самый быстрый путь к работе: с помощью Глобальной системы определения местоположения.
Андрей Деревянко из Университета Невады, Рено и Максим Поспелов из Университета Виктории и Института теоретической физики по периметру в Канаде в начале этого года предложили этот метод на серии известных научных конференций, где он получил общее одобрение. ,
Их идея требует использования спутников GPS и других сетей атомных часов и сравнения их времени для поиска расхождений. Деревянко и Поспелов предполагают, что темная материя может оказывать разрушительное воздействие на атомные часы, и что, глядя на существующие сети атомных часов, можно было бы обнаружить карманы темной материи по их отличительной сигнатуре.
Они начинают проверять эту теорию, анализируя данные часов с 30 спутников GPS, которые используют атомные часы для повседневной навигации. Коррелированные сети атомных часов, такие как GPS и некоторые уже существующие наземные сети, могут быть использованы в качестве мощного инструмента для поиска топологического дефекта темной материи, где первоначально синхронизированные часы станут десинхронизированными.
«Несмотря на убедительные наблюдательные доказательства существования темной материи, ее природа остается загадкой», - сказал Деревянко, профессор в Колледже наук Университета. «Некоторые исследовательские программы по физике частиц предполагают, что темная материя состоит из вещества, подобного тяжелым частицам. Это предположение может не соответствовать действительности, и существует значительный интерес к альтернативам ».
Их предложение основано на идее, что темная материя может появиться из трещин в квантовых полях вселенной, которые могут нарушать такие фундаментальные свойства, как масса электрона, и влиять на то, как мы измеряем время. Это представляет собой отход от более традиционного представления о том, что темная материя состоит из субатомных частиц, таких как WIMP и аксионы.
«Наше исследование основано на идее, что темная материя может быть организована в виде большого газообразного скопления топологических дефектов или энергетических трещин», - сказал Деревянко. «Мы предлагаем обнаружить дефекты темной материи, которые пронизывают нас сетью чувствительных атомных часов. Идея в том, что когда часы выходят из синхронизации, мы бы знали, что темная материя, топологический дефект, прошла мимо. Фактически, мы предполагаем использовать созвездие GPS в качестве крупнейшего детектора темной материи, созданного человеком ».
Деревянко сотрудничает в области анализа данных GPS с Джеффом Блевиттом, директором геодезической лаборатории в Неваде, также в Колледже наук Университета Невады, Рено. Геодезическая лаборатория разработала и поддерживает крупнейший в мире центр обработки данных GPS, способный непрерывно обрабатывать информацию с 12 000 станций по всему миру 24 часа в сутки.
Блевитт, также физик, объяснил, как множество атомных часов может обнаружить темную материю.
«Мы знаем, что темная материя должна быть там, например, потому что видно, что она огибает галактики, но у нас нет никаких доказательств того, из чего она может состоять», - сказал он. «Если бы не было темной материи, то обычной материи, о которой мы знаем, было бы недостаточно, чтобы изогнуть свет так же сильно, как и он. Это только один из способов узнать, что где-то в галактике огромное количество темной материи. Одна возможность состоит в том, что темная материя в этом газе может состоять не из частиц, подобных нормальной материи, а из макроскопических дефектов в ткани пространства-времени.
«Земля пронизывает этот газ, когда он вращается вокруг галактики. Таким образом, нам кажется, что газ подобен галактическому ветру темной материи, дующему через систему Земли и ее спутники. По мере того, как темная материя проносится, это может привести к тому, что часы системы GPS будут не синхронизированы с контрольным сигналом в течение примерно 3 минут. Если темная материя приводит к тому, что часы перестают синхронизироваться более чем на одну миллиардную долю секунды, мы легко сможем обнаружить такие события ».
«Этот вид работы может быть преобразующим в науке и может полностью изменить наше представление о нашей вселенной», - сказал Джефф Томпсон, физик и декан Университета естественных наук. «Андрей - физик мирового уровня, и он уже внес весомый вклад в физику. Удивительно наблюдать за удивительной работой, которая исходит от него и его группы ».
Деревянко преподает квантовую физику и смежные дисциплины в университете Невады, Рено. Автор более 100 рецензируемых публикаций по теоретической физике. Он является членом Американского физического общества, членом Саймонса по теоретической физике и ученым Фулбрайта. Среди множества исследовательских тем он участвовал в разработке нескольких новых классов атомных часов и точных тестов фундаментальных симметрий с атомами и молекулами.
Их исследование появилось ранее на этой неделе в онлайн-версии научного журнала. Физика природы, впереди печатная версия.
