Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nhóm các nhà khoa học đang tiếp tục tìm kiếm vật chất tối trong khuôn khổ của “Thí nghiệm suy đoán trục quay vũ trụ” (hay gọi tắt là “CASPEr”). CASPEr là một chương trình nghiên cứu quốc tế sử dụng các kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân để xác định và phân tích vật chất tối. Rất ít thông tin về bản chất chính xác của vật chất tối. Hiện nay, một số ứng cử viên vật chất tối hứa hẹn nhất là các hạt bosonic cực nhẹ như axion, hạt giống như axion hoặc thậm chí là photon tối.
Một nhóm do Giáo sư Dmitry Budker dẫn đầu đã tiếp tục tìm kiếm vật chất tối trong khuôn khổ của “Thí nghiệm suy đoán trục quay vũ trụ” (hay gọi tắt là “CASPEr”). Nhóm CASPEr thực hiện các thí nghiệm của họ tại Cụm xuất sắc PRISMA + tại Đại học Johannes Gutenberg Mainz (JGU) và Viện Helmholtz Mainz (HIM). CASPEr là một chương trình nghiên cứu quốc tế sử dụng các kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân để xác định và phân tích vật chất tối.
Rất ít thông tin về bản chất chính xác của vật chất tối. Hiện nay, một số ứng cử viên vật chất tối hứa hẹn nhất là các hạt bosonic cực nhẹ như axion, hạt giống như axion hoặc thậm chí là photon tối. Đây cũng có thể được coi là một dao động lĩnh vực cổ điển ở một tần số nhất định. Nhưng các nhà khoa học chưa thể đưa một con số trên tần số này và đo khối lượng của các hạt. Đó là lý do tại sao trong chương trình nghiên cứu CASPEr, họ đang nghiên cứu một cách có hệ thống các dải tần số khác nhau để tìm gợi ý về vật chất tối.
Đối với điều này, nhóm CASPEr đang phát triển các kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân đặc biệt (NMR) khác nhau, mỗi mục tiêu ở một dải tần số cụ thể và do đó ở một phạm vi khối hạt vật chất tối cụ thể. NMR thường dựa vào thực tế là các spin hạt nhân phản ứng với từ trường dao động ở một “tần số cộng hưởng” cụ thể. Tần số cộng hưởng được điều chỉnh thông qua một từ trường thứ hai, thường là tĩnh. Ý tưởng cơ bản của chương trình nghiên cứu CASPEr là một trường vật chất tối có thể ảnh hưởng đến các spin hạt nhân theo cùng một cách. Khi Trái đất di chuyển qua trường này, các spin hạt nhân hoạt động như thể chúng sẽ trải qua một từ trường dao động, do đó tạo ra một vật chất tối gây ra phổ NMR.
Trong tác phẩm hiện tại, tác giả đầu tiên Antoine Garcon và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng một kỹ thuật kỳ lạ hơn: ZULF (zero-to ultralow-field) NMR. ZULF NMR cung cấp một chế độ trong đó các hạt nhân tương tác mạnh hơn với nhau so với từ trường bên ngoài. Để làm cho các spin nhạy cảm với vật chất tối, chúng ta chỉ phải áp dụng một từ trường bên ngoài rất nhỏ, dễ dàng ổn định hơn nhiều. Hơn nữa, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã kiểm tra phổ ZULF NMR của axit 13C-formic đối với các dải bên do vật chất tối gây ra, sử dụng sơ đồ phân tích mới để tạo ra các dải tần trung bình kết hợp giữa các phép đo tùy ý trên nhiều phép đo.
Hình thức phân tích dải biên đặc biệt này cho phép các nhà khoa học tìm kiếm vật chất tối trong một dải tần số mới. Không có tín hiệu vật chất tối nào được phát hiện vì nhóm CASPEr báo cáo trong phiên bản Khoa học tiến bộ mới nhất cho phép các tác giả loại trừ vật chất tối siêu nhẹ với các khớp nối trên một ngưỡng cụ thể. Đồng thời, các kết quả này cung cấp một phần khác của câu đố vật chất tối và bổ sung cho các kết quả trước đó từ chương trình CASPEr được báo cáo vào tháng 6, khi các nhà khoa học khám phá các mức độ tự do thấp hơn, sử dụng một phương pháp NMR chuyên biệt khác gọi là “comagnetometry”.
Giống như một trò chơi ghép hình, chúng tôi kết hợp nhiều mảnh ghép khác nhau trong chương trình CASPEr để thu hẹp hơn nữa phạm vi tìm kiếm vật chất tối. Đây chỉ là bước đầu tiên. Các nhà khoa học hiện đang thực hiện một số sửa đổi rất hứa hẹn để tăng độ nhạy của thử nghiệm.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :