21:06 2024-04-02
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ O nouă cercetare utilizează antenă coaxială „antenă” pentru a scana materia întunecată
_ Noile cercetări folosesc coaxiale Antena „antenă” pentru scanarea materiei întunecate
Unul dintre marile mistere ale științei moderne este materia întunecată. Știm că materia întunecată există datorită efectelor sale asupra altor obiecte din cosmos, dar nu am reușit niciodată să o vedem direct. Și nu este un lucru minor – în prezent, oamenii de știință cred că reprezintă aproximativ 85% din toată masa din univers.
Un nou experiment realizat de o colaborare condusă de Universitatea din Chicago și Fermi National Accelerator Laboratory, cunoscut ca Broadband Reflector Experiment for Axion Detection sau BREAD, a lansat primele rezultate în căutarea materiei întunecate într-un studiu publicat în Physical Review Letters. Deși nu au găsit materie întunecată, au redus constrângerile pentru locul în care ar putea fi și au demonstrat o abordare unică care poate grăbi căutarea substanței misterioase, la un spațiu și un cost relativ redus.
„Noi” Suntem foarte încântați de ceea ce am reușit să facem până acum”, a spus UChicago Assoc. Prof. David Miller, co-lider al experimentului alături de Andrew Sonnenschein de la Fermilab, care a dezvoltat inițial conceptul pentru experiment. „Există o mulțime de avantaje practice ale acestui design și am demonstrat deja cea mai bună sensibilitate până în prezent la această frecvență de 11-12 gigaherți.”
„Acest rezultat este o piatră de hotar pentru conceptul nostru, demonstrând pentru pentru prima dată, puterea abordării noastre”, a spus cercetătorul postdoctoral și autorul principal al studiului, Stefan Knirck, care a condus construcția și funcționarea detectorului. „Este grozav să faci acest tip de știință creativă la scară de masă, în care o echipă mică poate face totul, de la construirea experimentului până la analiza datelor, dar totuși să aibă un impact mare asupra fizicii moderne a particulelor.”
Când ne uităm în jurul universului, putem vedea că un fel de substanță exercită suficientă gravitație pentru a trage asupra stelelor și galaxiilor și a luminii care trec, dar niciun telescop sau dispozitiv nu a captat vreodată direct sursa - de unde și numele de „materie întunecată”.
Cu toate acestea, pentru că nimeni nu a văzut vreodată materia întunecată, nici măcar nu știm exact cum ar putea arăta și nici măcar exact unde să o căutăm. „Suntem foarte încrezători că ceva este acolo, dar există multe, multe forme pe care le-ar putea lua”, a spus Miller.
Oamenii de știință au creat câteva dintre cele mai probabile opțiuni pentru locuri și forme pe care să le arate. De obicei, abordarea a fost de a construi detectoare pentru a căuta foarte amănunțit o zonă specifică (în acest caz, un set de frecvențe) pentru a o exclude.
Dar o echipă de oameni de știință a explorat o abordare diferită. Designul lor este „în bandă largă”, ceea ce înseamnă că poate căuta într-un set mai mare de posibilități, deși cu o precizie puțin mai mică.
„Dacă te gândești la asta ca la un radio, căutarea materiei întunecate este ca și cum ar fi reglat formați pentru a căuta un anumit post de radio, cu excepția faptului că există un milion de frecvențe de verificat”, a spus Miller. „Metoda noastră este ca și cum am face o scanare a 100.000 de posturi de radio, mai degrabă decât câteva foarte amănunțite.”
Detectorul BREAD caută un anumit subset de posibilități. Este construit pentru a căuta materia întunecată sub forma a ceea ce sunt cunoscuți sub numele de „axioni” sau „fotoni întunecați” – particule cu mase extrem de mici care ar putea fi convertite într-un foton vizibil în circumstanțe potrivite.
Astfel. , BREAD constă dintr-un tub metalic care conține o suprafață curbată care prinde și direcționează fotonii potențiali către un senzor la un capăt. Întregul lucru este suficient de mic pentru a se potrivi cu brațele, ceea ce este neobișnuit pentru aceste tipuri de experimente. În versiunea la scară largă, BREAD va fi așezat în interiorul unui magnet pentru a genera un câmp magnetic puternic, care crește șansele de a converti particulele de materie întunecată în fotoni.
Pentru dovada de principiu, însă, echipa a efectuat experimentul fără magneți. Colaborarea a rulat dispozitivul prototip la UChicago timp de aproximativ o lună și a analizat datele.
Rezultatele sunt foarte promițătoare, arătând o sensibilitate foarte mare la frecvența aleasă, au spus oamenii de știință.
De când rezultatele publicate în Physical Review Letters au fost acceptate, BREAD a fost mutat într-un a reutilizat magnetul RMN la Laboratorul Național Argonne și preia mai multe date. Eventuala sa casă, la Laboratorul Național de Accelerator Fermi, va folosi un magnet și mai puternic.
„Acesta este doar primul pas dintr-o serie de experimente interesante pe care le plănuim”, a spus Sonnenschein. „Avem multe idei pentru îmbunătățirea sensibilității căutării noastre axionilor.”
„Există încă atât de multe întrebări deschise în știință și un spațiu enorm pentru idei noi creative pentru abordarea acestor întrebări”, a spus Miller. „Cred că acesta este un exemplu distinctiv al acestui tip de idei creative – în acest caz, parteneriate de impact, de colaborare între știința la scară mai mică la universități și știința la scară mai mare la laboratoarele naționale.”
The BREAD instrumentul a fost construit la Fermilab ca parte a programului de cercetare și dezvoltare a detectorului al laboratorului și apoi a fost operat la UChicago, unde au fost colectate datele pentru acest studiu. Gabe Hoshino, student absolvent de doctorat din UChicago, a condus operarea detectorului, împreună cu studenții de licență Alex Lapuente și Mira Littmann.
Laboratorul Național Argonne menține o instalație de magnet care va fi folosită pentru următoarea etapă a BREAD program de fizică. Alte instituții, inclusiv SLAC National Accelerator Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory, Illinois Institute of Technology, MIT, Jet Propulsion Laboratory, Universitatea din Washington, Caltech și Universitatea Illinois din Urbana-Champaign, lucrează cu UChicago și Fermilab la Cercetare și dezvoltare pentru versiunile viitoare ale experimentului.
Comentarii:
Adauga Comentariu