과학적 용도의 위업에서, 물리학 자 팀은 더욱 애매하고 어두운 물질을 찾기 위해 두 개의 블랙홀의 충돌과 같은 공간과 시간의 파문을 불러 일으키는 중력파를 감지하도록 설계된 탐지기를 사용했습니다. 연구자들은 그들이 찾은 특정 가상 입자의 징후를 발견하지 못했지만 실험은 새로운 국경의 출현과 암흑 물질을 식별하기위한 새로운 도구의 출현을 강조합니다.
로렌스 버클리 국립 실험실의 양자 정보 과학자 인 다니엘 카니 (Daniel Carney)는“이 작업에 관여하지 않은 Daniel Carney는“이것은 기존 탐지기를 2 차 목적으로 사용하는 방법의 훌륭한 예입니다. 노스 웨스턴 대학교의 중력파 물리학자인 낸시 아그가 왈 (Nancy Aggarwal)은“아이디어는 한동안 그곳에 있었고 그것이 구현 된 것을 보는 것이 좋다”고 말했다.
천체 물리학 자들은 은하들이 암흑 물질로 가득 차 있다고 믿는 많은 이유가 있습니다. 예를 들어, 나선형 은하의 별들은 자신의 중력에 의해 너무 빨리 소용돌이 쳐서 보이지 않는 암흑 물질의 중력이 그들을 고쳐지는 것을 의미합니다. 그러나 과학자들은 실제로 어둠의 물질이 무엇인지 알지 못합니다. 수십 년 동안 많은 이론가들은 그것이 약한 상호 작용하는 거대한 입자 (WIMP)로 구성 될 수 있다고 생각했는데, 이는 양성자보다 약 100 배의 무게가 약 100 배이며 때로는 소위 약한 힘을 통해 원자 핵과 상호 작용할 것입니다. 그러나 원자 핵에서 Wimps가 튀어 나오는 것을 보지 못하는 경우에도 민감한 탐지기가 실패함에 따라 실험자는 다른 가상 입자를 더 높고 낮은 질량 범위에서 대상으로 시작했습니다.
.이제 물리학 자들은 독일 하노버 근처의 중력파 탐지기 인 GEO600을 사용하여 한 종류의 초경량 입자를 검색했습니다. Cardiff University의 실험적인 물리학 자이자 GEO600 협업 회원 인 Hartmut Grote는“우리는 이미 기록 된 데이터 만 사용합니다. "우리는 실험을 만질 필요가 없었습니다." 더 큰 중력파 검출기를위한 테스트 베드 인 GEO600은 간섭계라고하는 크고 L 자형 광학 기기입니다. 그 안에 반 팽창 거울 또는 빔 스플리터는 레이저 빔의 절반을 L의 600 미터 길이의 팔을 각각 아래로 내립니다. 팔의 끝에서 거울 사이를 앞뒤로 튀어 나온 후 밝은 파는 빔 스플리터로 돌아갑니다. 간섭계에서 빛이 흐르는 지 여부는 팔의 상대 길이에 따라 다릅니다. 지나가는 중력파는 일반적으로 팔을 다른 양으로 늘려서 신호가 탐지기에서 으르렁 거리게합니다.
Grote는 스칼라라는 초경량 입자로 구성된 암흑 물질은 GEO600과 같은 간섭계에서 신호를 생성 할 수 있다고 말했다. 입자는 양성자의 1/4 미만 질량을 가지며, 핵을 튕겨서 신호를 생성하기에는 너무 적습니다. 그러나 암흑 물질의 중력 효과를 생성하기 위해 많은 수의 입자가 모든 입방 센티미터의 공간에 걸려 있어야합니다. 양자 역학에 따르면, 이러한 가벼운 입자는 파장이 킬로미터 길이로 입자처럼 덜 작용하고 파도와 비슷합니다. 지구에 침투하는 무리는 하나의 큰 겹치는 파도를 형성해야합니다.
그로테는 암흑 물질의 물결이 간섭계를 통과하면 간섭계의 모든 재료 객체를 확장하고 매우 약간 수축시킬 수 있다고 말했다. 장치는 완전히 대칭 적이었고, 그 욱신 거리는 것은 효과가 없을 것입니다. 그러나, 간섭계의 한쪽 팔에있는 빛은 빔 스플리터의 표면을 반사하고 다른 빛은 그것을 통과합니다. 이러한 주요 차이로 인해 빔 스플리터 자체가 팽창하고 수축함에 따라 조명 감지기는 신호를 선택합니다. Grote는 중력파가 단기적 인 처프를 생성하는 반면, 끊임없이 존재하는 암흑 물질 파는 암흑 물질 입자의 질량에 의해 설정된 주파수에서 꾸준한 윙윙 거리는 소리를 낼 수 있다고 말합니다.
.3 년에 걸쳐 수집 된 7 일간의 데이터로 수집 된 연구자들은 1000 개가 넘는 비교적 신호를 보았습니다. 그러나 그들은 그들 모두가 탐지기의 진동과 전자 노이즈로 인한 것이라고 결론 지었다. 예를 들어, 주파수와 진폭은 런마다 달라졌 기 때문이다. 암흑 물질 입자의 질량은 일정하기 때문에 신호는 바위 정상 일 것이라고 Grote는 말합니다. 실행 가능한 신호가 없으면 팀은 초경중 암흑 물질 입자가 일반적인 물질과 얼마나 상호 작용할 수 있는지에 대한 제한을 제한 할 수있었습니다. .
그렇다면 이것이 암흑 물질의 본질을 고정시키는 데 큰 발전입니까? Carney는 반드시 그런 것은 아니라고 말합니다. WIMP와 비교할 때, 이론은 초경량 스칼라 암흑 물질이 존재 해야하는 강력한 이유를 제시하지 않는다고 그는 말했다. "이 [아이디어]는 약간‘글쎄, 그것이 무엇이든 허용되면 이것이 될 수 있습니다.’
그럼에도 불구하고, wimp 수색이 비어 있기 때문에 물리학 자들은 더 많은 옵션을 탐색하고 있다고 Aggarwal은 말합니다. "이것은 암흑 물질을 위해 더 넓은 그물을 캐스팅하기위한 새로운 패러다임입니다."라고 그녀는 말합니다. Grote는 소란없이 물리학 자들이 미래의 중력파 탐지기의 설계를 조정하여 초경량 암흑 물질에도 민감 할 수 있다고 지적합니다.
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