Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà vật lý tại Đại học Stockholm và Viện Vật lý Max Planck đã chuyển sang sử dụng các đề xuất có thể cách mạng hóa việc tìm kiếm vật chất tối khó nắm bắt.
Vật chất tối là một chất bí ẩn chiếm tới 85% vật chất trong vũ trụ. Ban đầu được giới thiệu để giải thích tại sao Lực mạnh (kết hợp các proton và neutron) lại cùng thời gian và ngược thời gian, cái gọi là axion sẽ cung cấp một lời giải thích tự nhiên cho vật chất tối. Thay vì các hạt rời rạc, vật chất tối axion sẽ tạo thành một làn sóng lan tỏa khắp không gian.
Các axion là một trong những giải thích tốt nhất cho vật chất tối nhưng gần đây chỉ là trọng tâm của nỗ lực thử nghiệm quy mô lớn. Do sự phục hưng này, đã có một sự vội vàng để đưa ra những ý tưởng mới về cách tìm kiếm trục trong tất cả các khu vực nơi nó có thể ẩn náu.
Tiến sĩ Alexander Millar, Postdoctor tại Khoa Vật lý, Đại học Stockholm, và tác giả của nghiên cứu cho biết: “Tìm ra trục giống như điều chỉnh radio: bạn phải điều chỉnh ăng-ten cho đến khi bạn chọn đúng tần số. Thay vì âm nhạc, các nhà thực nghiệm sẽ được thưởng ‘nghe’ vật chất tối mà Trái đất đang đi qua. Động lực tốt, các trục đã bị lãng quên trong thực nghiệm trong ba thập kỷ kể từ khi chúng được đặt tên bởi đồng tác giả Frank Wilczek”.
Cái nhìn sâu sắc quan trọng trong nghiên cứu mới của nhóm nghiên cứu là bên trong một trục từ trường sẽ tạo ra một điện trường nhỏ có thể được sử dụng để điều khiển dao động trong plasma. Plasma là một vật liệu trong đó các hạt tích điện như electron có thể chảy tự do dưới dạng chất lỏng. Những dao động này khuếch đại tín hiệu, dẫn đến một “radio axion” tốt hơn. Không giống như các thí nghiệm truyền thống dựa trên các hốc cộng hưởng, hầu như không có giới hạn nào về việc các plasma này có thể lớn đến mức nào, do đó cho tín hiệu lớn hơn. Sự khác biệt có phần giống như sự khác biệt giữa máy bộ đàm và tháp phát sóng radio.
Không có plasma lạnh, các axion không thể chuyển đổi thành ánh sáng một cách hiệu quả. Plasma đóng vai trò kép, vừa tạo ra một môi trường cho phép chuyển đổi hiệu quả, vừa cung cấp một plasmon cộng hưởng để thu năng lượng của vật chất tối được chuyển đổi.
Đây hoàn toàn là một cách mới để tìm kiếm vật chất tối và sẽ giúp các nhà khoa học tìm kiếm một trong những ứng cử viên vật chất tối mạnh nhất ở những khu vực hoàn toàn chưa được khám phá. Xây dựng một plasma có thể điều chỉnh sẽ cho phép họ thực hiện các thí nghiệm lớn hơn nhiều so với các kỹ thuật truyền thống, cho tín hiệu mạnh hơn nhiều ở tần số cao.
Để điều chỉnh “radio axion” này, các tác giả đề xuất sử dụng một thứ gọi là “siêu vật liệu dây”, một hệ thống dây mỏng hơn tóc có thể được di chuyển để thay đổi tần số đặc trưng của plasma. Bên trong một nam châm lớn, mạnh mẽ, tương tự như các máy được sử dụng trong các máy chụp cộng hưởng từ trong bệnh viện, một siêu vật liệu dây biến thành một đài phát thanh trục rất nhạy.
Tìm kiếm vật chất tối bằng plasma sẽ không chỉ là một ý tưởng thú vị. Phối hợp chặt chẽ với các nhà nghiên cứu, một nhóm thử nghiệm tại Berkeley đã thực hiện nghiên cứu và phát triển ý tưởng này với mục đích xây dựng một thí nghiệm như vậy trong tương lai gần.
Máy quang phổ plasma là một trong số ít ý tưởng có thể tìm kiếm các trục trong không gian tham số này. Thực tế là cộng đồng thử nghiệm đã nắm bắt được ý tưởng này rất nhanh và rất hứa hẹn để xây dựng một thử nghiệm toàn diện.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Stockholm . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :