블랙홀의 먼 충돌로 인해 지구를 통과하는 가장 강한 중력파조차도 원자의 직경의 1 분의 1까지 지구 표면의 각 마일을 늘리고 압축합니다. 시공간 직물 에서이 잔물결이 얼마나 작은지를 생각하기는 어렵습니다. 그러나 2016 년, 물리학 자들이 수십 년 동안 Laser Interferometer Mavitational-Wave Observatory (Ligo)라는 악기를 건설하고 미세 조정 한 후
를 얻었습니다.거의 100 개의 중력파가 기록되어 있으면 보이지 않는 블랙홀의 풍경이 펼쳐집니다. 그러나 그것은 이야기의 일부일뿐입니다.
중력파 감지기는 일부 측면 공연을 집어 들고 있습니다.
캘리포니아 기술 연구소 (California Institute of Technology)의 물리학 자라나 아디 카리 (Rana Adhikari)는“사람들은``아마도 중력 파도보다 우리가이 기계에서 얻는 것에 더 많은 것이 있을까요? ''라고 묻기 시작했습니다.
.연구자들은 이러한 탐지기의 극단적 인 민감도에서 영감을 얻은 다른 애매한 현상을 찾기 위해 사용하는 방법을 고안하고 있습니다.
12 월, 카디프 대학교의 하트 무트 그로트 (Hartmut Grote)가 이끄는 한 팀은 자연 에 보도했다. 그들은 중력파 탐지기를 사용하여 은하계와 주변의 누락 된 덩어리에 대한 덜 알려진 후보 인 스칼라 필드 암흑 물질을 찾았습니다. 이 팀은 신호를 찾지 못하여 대규모 스칼라 필드 암흑 물질 모델을 배제했습니다. 이제 물건은 정상적인 물질에 매우 약한 영향을 미치는 경우에만 존재할 수 있습니다. 이전에 생각했던 것보다 적어도 백만 배 더 약한 경우
미시간 대학교 (University of Michigan)의 중력파 천문학자인 Keith Riles는“매우 좋은 결과입니다.
몇 년 전까지 몇 년 전까지, 암흑 물질의 주요 후보는 다른 기본 입자와 유사한 느리게 움직이고 약하게 상호 작용하는 입자-일종의 중성미자였습니다. 그러나이 소위 Wimps에 대한 실험적 검색은 계속 빈손으로 올라가서 무수한 대안을위한 공간을 만듭니다.
Caltech의 이론적 물리학자인 Kathryn Zurek은“우리는 어디에서나 바라보고있는 Dark Matter Searches의 무대에 도달했습니다.
1999 년에 3 명의 물리학 자들은 암흑 물질이 너무 가볍고 많은 입자로 만들어 질 수 있다고 제안했다. 이 "스칼라 필드"는 공간의 각 지점에서 값을 가지며 값은 특성 주파수로 진동합니다.
스칼라 필드 암흑 물질은 다른 입자와 기본력의 특성을 미묘하게 바꿀 것입니다. 예를 들어, 전자의 질량과 전자기 힘의 강도는 스칼라 필드의 진동 진폭으로 진동합니다.
수년 동안 물리학 자들은 중력파 감지기가 그러한 흔들림을 발견 할 수 있는지 궁금해했습니다. 이 검출기는 간섭계라는 접근법을 사용하여 약간의 교란을 감지합니다. 먼저, 레이저 라이트는 L의 암과 같이 빛을 나누고, 빔을 서로 직각으로 두 방향으로 보내는“빔 스플리터”로 들어갑니다. 빔은 양쪽 팔의 끝에서 거울을 반사 한 다음 L과 재조합으로 돌아갑니다. 돌아 오는 레이저 빔이 동기화되지 않은 경우 (예 :지나가는 중력파에 의해, 간섭계의 한쪽 팔을 짧게 연장하는 동안 다른 하나를 수축시키는 동시에 어둡고 밝은 프린지의 뚜렷한 간섭 패턴이 형성됩니다.
스칼라 필드 암흑 물질이 빔을 동기화하고 간섭 패턴을 유발할 수 있습니까? Grote는“일반적인 사고는 모든 왜곡이 양쪽 팔에 동일하게 영향을 미쳐 취소 할 것이라는 것이었다. 그러나 2019 년에 Grote는 실현했습니다. "어느 날 아침 일어 났고 아이디어가 갑자기 나에게 왔습니다. 빔 스플리터가 우리에게 필요한 것입니다."
빔 스플리터는 유리 블록의 블록으로, 누출 거울처럼 작용하여 평균적으로 평균적으로 표면을 때리는 빛의 절반을 반사하고 나머지 절반은 통과합니다. 스칼라 필드 암흑 물질이 존재한다면, 필드가 피크 진폭에 도달 할 때마다 전자기 힘의 강도가 약화됩니다. Grote는 이것이 유리 블록의 원자가 수축 될 것이라는 것을 깨달았습니다. 필드의 진폭이 떨어지면 유리 블록이 확장됩니다. 이 흔들림은 전송 된 빛에 영향을 미치지 않고 반사 된 빛에 의해 이동하는 거리를 미묘하게 이동할 것이다. 따라서 간섭 패턴이 나타납니다.
Grote의 대학원생 인 Sander Vermeulen은 컴퓨터의 도움으로 독일의 GEO600 중력파 탐지기의 데이터를 검색하여 스칼라 필드 암흑 물질의 수백만 주 빈도로 인한 간섭 패턴을 찾습니다. 그는 아무것도 보지 못했습니다. Vermeulen은“당신이 암흑 물질을 발견하면 수십 년의 발견이 될 것이기 때문에 실망 스럽습니다.
그러나 수색은“낚시 원정대”라고 Zurek은 말했다. 스칼라 필드의 주파수와 다른 입자 (및 빔 스플리터)에 미치는 영향의 강도는 거의 모든 것이 될 수 있습니다. GEO600은 특정 범위의 주파수 만 감지합니다.
이러한 이유로 GEO600 탐지기에서 스칼라 필드 암흑 물질을 찾지 못하면 그 존재를 배제하지 않습니다. Grote는“지금은 암흑 물질을 찾기위한 새로운 도구를 가지고 있다는 것이 더 많은 시연입니다. "우리는 계속 검색 할 것입니다." 그는 또한 간섭계를 사용하여 또 다른 인기있는 암흑 물질 후보 인 Axions를 검색 할 계획입니다.
한편, Riles와 그의 동료들은 Ligo의 Livingston, Louisiana 및 Washington Hanford의 탐지기와 이탈리아 피사 근처의 처녀 자리 탐지기 인 Ligo의 데이터에서 "어두운 광자"의 징후를 찾고 있습니다. 어두운 광자는 주로 다른 암흑 물질 입자와 상호 작용하지만 때로는 정상 원자를 강타하는 가상의 빛과 같은 입자입니다. 그들이 우리 주변에 있다면, 주어진 순간에, 그들은 하나의 거울을 다른 거울보다 다른 거울보다 더 밀어 팔의 상대적인 길이를 바꿀 것입니다. Riles는“한 방향으로는 불균형이있는 경향이 있으며 임의의 변동만으로는 불균형이 될 것입니다. “그래서 당신은 그것을 악용하려고 노력합니다.”
어두운 광자 파장은 태양만큼 넓을 수 있으므로, Hanford의 간섭계의 거울을 방해하는 임의의 변동은 Livingston 탐지기에서 거의 5,000km 떨어진 리빙스턴 탐지기에서 동일한 효과를 갖고 PISA의 상관 효과를 나타냅니다. 그러나 연구원들은 데이터에서 그러한 상관 관계가 없음을 발견했습니다. 작년에보고 된 결과는 진짜 광자가 실제 경우 허용 된 것보다 100 배 이상 약해야한다는 것을 의미합니다.
Adhikari는 중력파 감지기가 수백 킬로그램의 무게의 "인간 크기"암흑 물질 입자를 찾을 수 있다고 제안합니다. 이 무거운 입자가 탐지기를 통해 날아 가면서 그들은 리고의 거울과 레이저 빔을 중력으로 끌어들일 것입니다. Adhikari는“입자가 날아갈 때 빔의 힘이 약간 윙크하는 것을 보게 될 것입니다. "전체 L- 형 검출기는 이러한 입자를 얻을 수있는 일종의 인터넷입니다."
.이 민감한 악기는 무엇을 잡을 수 있습니까? Adhikari는 Caltech에서 새로운 간섭계를 개발하여 일부 중력의 양자 이론이 가정하는 것처럼 시공간이 픽셀 화된다는 징후를 찾습니다. “그것은 항상 물리학 자들의 꿈입니다. 실험실에서 양자 중력을 측정 할 수 있습니까?” 기존의 지혜는 그러한 작은 거리를 조사 할 수있는 탐지기가 너무 커서 자신의 무게로 블랙홀로 붕괴 될 것이라고 주장합니다. 그러나 Zurek은 Adhikari의 설정 또는 Grote의 카디프 실험실에서 다른 실험으로 양자 중력을 감지 할 수있는 아이디어를 연구하고 있습니다.
.다른 양자 중력 이론에서는 시공간이 픽셀 화되지 않습니다. 대신, 그것은 양자 입자의 2D 시스템에서 나오는 3D 홀로그램입니다. Zurek은 이것도 중력파 감지기로 감지 될 수 있다고 생각합니다. 2D 공간의 작은 양자 변동은 홀로그램으로 3D로 투사 될 때 증폭 될 것이며, 잠재적으로 간섭계가 픽업 할 수있을 정도로 시공간에서 파도를 만듭니다.
.“우리 가이 일을 시작했을 때 사람들은 다음과 같습니다.‘무슨 소리 야? 당신은 완전히 미쳤다”고 Zurek은 말했다. “이제 사람들은 듣기 시작했습니다.”
