Атомные часы помогут найти темную материю

Анализ данных атомных часов на борту космического аппарата, который находится на орбите Меркурия, может стать ключом к раскрытию природы темной материи. Об этом говорится в новой научной статье, опубликованной в Nature Astronomy от 5 декабря, сообщает Альтернативная наука.

Темная материя составляет более 80% массы Вселенной, но до сих пор ученым не удалось ее обнаружить. При этом поиск — и дорогостоящие эксперименты — проводятся регулярно, целые десятилетия.

Такие поиски основаны на предположении о локальной плотности ТМ, которая определяет количество частиц, движущихся сквозь пространство. Предполагается, что чувствительный детектор способен уловить ее частицы. Или зафиксировать эффекты от многочисленных экспериментов.

В некоторых моделях такая плотность может быть намного выше, чем обычно предполагается, а темная материя якобы более интенсивна в одних регионах вселенной, но менее интенсивна в других.

Примечательно, что одно из направлений исследований базируется на использовании ядер или атомов, поскольку они обладают необычайной чувствительностью к неким «сигналам» темной материи. Это возможно, при условии, если частицы ТМ имеют чрезвычайно малую массу. Тогда они должны вызывать осцилляции в константах природы.

Так поясняются колебания электромагнитных сил или массы электрона, «скачки» переходов ядер и атомов.

Международная группа ученых, проект Института физики и математики Вселенной имени Кавли, недавно заявили, что сумели распознать некий потенциал в осциллирующих сигналах.

Они также утверждают, что в определенной области Солнечной системы, между орбитой Меркурия и Солнца, плотность темной материи может быть исключительно большой, что означает чрезвычайную чувствительность приборов к колебательным сигналам.

Такие сигналы могут быть доступны атомным часам, которые работают благодаря тщательному измерению частотности фотонов, разряжающихся при переходе различных состояний. Сверхлегкая темная материя в области эксперимента с часами могла бы изменять эти частоты, поскольку колебания ТМ незначительно увеличивают и уменьшают энергию фотонов.

Хотя точная плотность темной материи вблизи Солнца не установлена, ученые утверждают, что даже сравнительно низкочувствительный поиск может дать важнейшую информацию.

В Солнечной системе плотность темной материи ограничивается лишь информацией об орбитах планет. В области между Солнцем и Меркурием ограничений почти нет. Поэтому измерение на борту космического аппарата может быстро выявить мировые ограничения на темную материю в данных моделях.

Технология для проверки их теории уже существует. Физики говорят, что зонд НАСА Parker Solar Probe, работающий с 2018 года с помощью экранирования, максимально приблизился к Солнцу. В настоящее время он находится в пределах орбиты Меркурия. Но в 2023 году он подберется к светилу еще ближе.

Атомные часы в космосе уже установлены. И дело не только в поиске темной материи.

Дальние космические миссии, включая возможные будущие миссии на Марс, потребуют исключительного хронометража, который обеспечат атомные часы в космосе.

Возможная будущая миссия с экранированием и траекторией, очень похожей на методу Parker Solar Probe, может оказаться достаточной для проведения поиска.

Об этом заявил Джошуа Эби, исследователь проекта, Институт физики и математики Вселенной имени Кавли.