Γνωρίζετε το παλιό ρητό: 'Αν θέλετε να κρύψετε κάτι, βάλτε το σε κοινή θέα;' Λοιπόν, σύμφωνα με μια νέα πρόταση δύο καθηγητών φυσικής, αυτή η λογική μπορεί να είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες αγωνίζονται τόσο καιρό για να βρουν τη μυστηριώδη μάζα που πιστεύεται ότι αποτελεί το 27% της ύλης στο σύμπαν.
Εν ολίγοις, αυτοί οι δύο φυσικοί πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να βρεθεί με τον ίδιο τρόπο που μπορείτε να βρείτε την ταχύτερη διαδρομή για να εργαστείτε: συμβουλευόμενοι το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού Θέσης.
Ο Andrei Derevianko, του Πανεπιστημίου της Νεβάδα, Reno, και ο Maxim Pospelov, του Πανεπιστημίου της Victoria και του Perimeter Institute for Theoretical Physics στον Καναδά, πρότειναν αυτή τη μέθοδο νωρίτερα φέτος σε μια σειρά από διάσημα επιστημονικά συνέδρια, όπου έτυχε γενικής αποδοχής .
Η ιδέα τους απαιτεί τη χρήση δορυφόρων GPS και άλλων δικτύων ατομικών ρολογιών και τη σύγκριση των χρόνων τους για την αναζήτηση αποκλίσεων. Οι Derevianko και Pospelov προτείνουν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να έχει μια διασπαστική επίδραση στα ατομικά ρολόγια, και ότι κοιτάζοντας τα υπάρχοντα δίκτυα ατομικών ρολογιών μπορεί να είναι δυνατό να εντοπιστούν θύλακες σκοτεινής ύλης από τη διακριτική τους υπογραφή.
Οι δυο τους αρχίζουν να δοκιμάζουν αυτή τη θεωρία αναλύοντας δεδομένα ρολογιού από τους 30 δορυφόρους GPS, οι οποίοι χρησιμοποιούν ατομικά ρολόγια για καθημερινή πλοήγηση. Τα συσχετιζόμενα δίκτυα ατομικών ρολογιών, όπως το GPS και ορισμένα επίγεια δίκτυα που υπάρχουν ήδη, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ισχυρό εργαλείο για την αναζήτηση του τοπολογικού ελαττώματος της σκοτεινής ύλης όπου τα αρχικά συγχρονισμένα ρολόγια θα αποσυγχρονιστούν.
Η εικόνα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble του βαρυτικού φακού στο σμήνος γαλαξιών Abell 2218 υποδηλώνει την παρουσία μεγάλης ποσότητας σκοτεινής ύλης. Πίστωση: NASA/Andrew Fruchter/STScI
«Παρά τα ισχυρά στοιχεία παρατήρησης για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, η φύση της παραμένει ένα μυστήριο», δήλωσε ο Derevianko, καθηγητής στο Κολλέγιο Επιστημών του Πανεπιστημίου. «Ορισμένα ερευνητικά προγράμματα στη σωματιδιακή φυσική υποθέτουν ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από ύλη παρόμοια με βαρέα σωματίδια. Αυτή η υπόθεση μπορεί να μην ισχύει και υπάρχει σημαντικό ενδιαφέρον για εναλλακτικές λύσεις.»
Η πρότασή τους βασίζεται στην ιδέα ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να προέλθει από ρωγμές στα κβαντικά πεδία του σύμπαντος που θα μπορούσαν να διαταράξουν θεμελιώδεις ιδιότητες όπως η μάζα ενός ηλεκτρονίου και να έχουν επίδραση στον τρόπο μέτρησης του χρόνου. Αυτό αντιπροσωπεύει ένα διάλειμμα από την πιο συμβατική άποψη ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από υποατομικά σωματίδια όπως τα WIMP και τα άξιον.
«Η έρευνά μας ακολουθεί την ιδέα ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να οργανωθεί ως μια μεγάλη συλλογή τοπολογικών ελαττωμάτων ή ενεργειακών ρωγμών που μοιάζει με αέριο», είπε ο Derevianko. «Προτείνουμε να ανιχνεύσουμε τα ελαττώματα, τη σκοτεινή ύλη, καθώς μας σαρώνουν με ένα δίκτυο ευαίσθητων ατομικών ρολογιών. Η ιδέα είναι, όπου τα ρολόγια βγαίνουν εκτός συγχρονισμού, θα ξέραμε ότι η σκοτεινή ύλη, το τοπολογικό ελάττωμα, έχει περάσει. Στην πραγματικότητα, οραματιζόμαστε τη χρήση του αστερισμού GPS ως τον μεγαλύτερο ανιχνευτή σκοτεινής ύλης που έχει κατασκευαστεί από ανθρώπους».
Ο Derevianko συνεργάζεται για την ανάλυση δεδομένων GPS με τον Geoff Blewitt, διευθυντή του Γεωδαιτικού Εργαστηρίου της Νεβάδα, επίσης στο Κολλέγιο Επιστημών του Πανεπιστημίου της Νεβάδα, Ρίνο. Το Geodetic Lab ανέπτυξε και διατηρεί το μεγαλύτερο κέντρο επεξεργασίας δεδομένων GPS στον κόσμο, ικανό να επεξεργάζεται πληροφορίες από περίπου 12.000 σταθμούς σε όλο τον κόσμο συνεχώς, 24/7.
Η απόδοση του καλλιτέχνη ενός σωλήνα κενού, ενός από τα κύρια συστατικά ενός ατομικού ρολογιού. Πίστωση: NASA
Ο Blewitt, επίσης φυσικός, εξήγησε πώς μια σειρά ατομικών ρολογιών θα μπορούσε ενδεχομένως να ανιχνεύσει τη σκοτεινή ύλη.
«Γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη πρέπει να είναι εκεί, για παράδειγμα, επειδή φαίνεται να κάμπτει το φως γύρω από τους γαλαξίες, αλλά δεν έχουμε στοιχεία για το από τι μπορεί να αποτελείται», είπε. «Αν δεν υπήρχε η σκοτεινή ύλη, η κανονική ύλη που γνωρίζουμε δεν θα ήταν αρκετή για να κάμψει το φως όσο κάνει. Αυτός είναι μόνο ένας από τους τρόπους με τους οποίους οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι υπάρχει μια τεράστια ποσότητα σκοτεινής ύλης κάπου εκεί έξω στον γαλαξία. Μια πιθανότητα είναι ότι η σκοτεινή ύλη σε αυτό το αέριο μπορεί να μην αποτελείται από σωματίδια όπως η κανονική ύλη, αλλά από μακροσκοπικές ατέλειες στον ιστό του χωροχρόνου.
«Η Γη σαρώνει μέσα από αυτό το αέριο καθώς περιφέρεται γύρω από τον γαλαξία. Έτσι, σε εμάς, το αέριο θα φαινόταν σαν ένας γαλαξιακός άνεμος σκοτεινής ύλης που φυσά μέσα από το σύστημα της Γης και τους δορυφόρους της. Καθώς η σκοτεινή ύλη φεύγει, περιστασιακά, τα ρολόγια του συστήματος GPS δεν συγχρονίζονται με ένα ενδεικτικό μοτίβο σε διάστημα περίπου 3 λεπτών. Εάν η σκοτεινή ύλη κάνει τα ρολόγια να σβήνουν κατά περισσότερο από ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, θα πρέπει εύκολα να μπορούμε να ανιχνεύσουμε τέτοια συμβάντα».
«Αυτό το είδος εργασίας μπορεί να μεταμορφώσει την επιστήμη και θα μπορούσε να αλλάξει εντελώς τον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε το σύμπαν μας», δήλωσε ο Jeff Thompson, φυσικός και πρύτανης του Κολλεγίου Επιστημών του Πανεπιστημίου. «Ο Αντρέι είναι φυσικός παγκόσμιας κλάσης και έχει ήδη κάνει σημαντική συμβολή στη φυσική. Είναι θαύμα να παρακολουθείς την εκπληκτική δουλειά που προέρχεται από αυτόν και την ομάδα του».
Ο Ντερεβιάνκο διδάσκει κβαντική φυσική και συναφή θέματα στο Πανεπιστήμιο της Νεβάδα, Ρίνο. Έχει συγγράψει περισσότερες από 100 κριτές δημοσιεύσεις στη θεωρητική φυσική. Είναι υπότροφος της American Physical Society, υπότροφος Simons στη θεωρητική φυσική και υπότροφος Fulbright. Μεταξύ μιας ποικιλίας ερευνητικών θεμάτων, έχει συμβάλει στην ανάπτυξη πολλών νέων κατηγοριών ατομικών ρολογιών και δοκιμών ακριβείας θεμελιωδών συμμετριών με άτομα και μόρια.
Η έρευνά τους εμφανίστηκε νωρίτερα αυτή την εβδομάδα στην ηλεκτρονική έκδοση του επιστημονικού περιοδικού Φυσική της Φύσης , πριν από την έντυπη έκδοση.
Περαιτέρω ανάγνωση: Πανεπιστήμιο της Νεβάδα