Prvý detektor na svete navrhnutý výskumníkmi temnej hmoty zaznamenáva vzácne udalosti

Prelomový detektor zameraný na použitie kremeňa na zachytenie vysokofrekvenčných gravitačných vĺn vytvorili vedci z Centra excelentnosti ARC pre fyziku častíc temnej hmoty (CDM) a University of Western Australia.

Za prvých 153 dní prevádzky boli zistené dve udalosti, ktoré teoreticky mohli mať vysoká frekvencia gravitačné vlnyKtoré vedci predtým nezaznamenali.

Také vysokofrekvenčné gravitačné vlny mohli vytvoriť primitívna čierna diera alebo oblak častíc tmavej hmoty.

Výsledky boli zverejnené v tom istom mesiaci dokument o fyzickej kontrole V článku s názvom „Vzácne udalosti zistené pomocou hromadnej akustickej vlny vysokofrekvenčnou gravitačnou vlnovou anténou“.

Gravitačné vlny pôvodne predpovedal Albert Einstein, ktorý teoretizoval, že pohyb nebeských telies môže spôsobiť, že sa vlny vesmírneho zakrivenia zvlnia vesmírom, podobne ako vlny spôsobené kameňmi v plochom rybníku. Túto predpoveď potvrdila prvá detekcia signálu gravitačnej vlny v roku 2015.

Vedci sa domnievajú, že nízkofrekvenčné gravitačné vlny sú spôsobené dvoma čiernymi dierami, ktoré sa navzájom otáčajú a splývajú, alebo hviezdou, ktorá zmizne v čiernej diere.

Odvtedy sa začala nová éra výskumu gravitačných vĺn, ale súčasná generácia aktívnych detektorov má iba silnú citlivosť na nízkofrekvenčné signály; Detekcia vysokofrekvenčných gravitačných vĺn zostáva nepreskúmanou a extrémne náročnou hranicou v astronómii. napriek najväčšej pozornosti nízka frekvencia Gravitačné vlny majú tiež značný počet teoretických návrhov na vysokofrekvenčné zdroje GW, napríklad na prvotné čierne diery.

Nový detektor navrhnutý výskumným tímom v CDM na zachytávanie vysokofrekvenčných gravitačných vĺn je postavený na hromadnom rezonátore akustických vĺn (BAW) z kremenného kryštálu. V strede tohto nástroja je kotúč z kremenného kryštálu, ktorý môže vibrovať pri vysokých frekvenciách v dôsledku akustických vĺn prechádzajúcich jeho hrúbkou. Tieto vlny potom vyvolávajú Miešanie v celom nástroji, čo je možné detegovať umiestnením vodivých dosiek na vonkajšie povrchy kremenného kotúča.

Zariadenie BAW bolo pripojené k supravodivému kvantovému interferenčnému zariadeniu, známemu ako SQUID, ktoré funguje ako extrémne citlivý zosilňovač pre signály nízkeho napätia z kremenného BAW. Táto zostava bola umiestnená do viacerých radiačných štítov, aby bola chránená pred rozptýlenými elektromagnetickými poľami, a ochladila sa na nízku teplotu, aby bolo možné pomocou SQUID zosilňovača detekovať nízkoenergetické akustické vibrácie kremenného kryštálu ako veľké napätie.

Tím, do ktorého boli zaradení doktor Maxim Goryachev, profesor Michael Tobar, William Campbell, Ik Seong Heung, Serge Gallio a profesor Eugene Ivanov, bude teraz pracovať na určení povahy signálu, potenciálne na detekcii vysokofrekvenčných gravitačných vĺn. Potvrdí.

Pán Campbell povedal, že gravitačná vlna je len jedným z možných kandidátov, ktoré boli zistené, ale ďalším vysvetlením výsledku môže byť prítomnosť nabitých častíc alebo nahromadenie mechanického napätia, meteorická udalosť alebo vnútorný jadrový proces. Mohlo by to byť tiež kvôli veľmi vysokej hmotnosti kandidátov na temnú hmotu, ktoré interagujú s detektorom.

„Je vzrušujúce, že táto udalosť ukázala, že nový detektor je citlivý a prináša nám výsledky, ale teraz musíme zistiť, čo tieto výsledky znamenajú,“ povedal Campbell.

„Vďaka tejto práci sme prvýkrát predviedli, že tieto nástroje je možné použiť ako vysoko citlivé detektory gravitačných vĺn. Tento experiment je jedným z iba dvoch v súčasnosti aktívnych na svete, ktoré pri týchto frekvenciách používajú vysokofrekvenčnú gravitáciu.“ vlny a máme v pláne rozšíriť náš dosah na ešte vyššie frekvencie, kde predtým nebol pozorovaný žiadny iný experiment. Vývoj tejto technológie je potenciálne prvou detekciou gravitačných vĺn na týchto vysokých frekvenciách. môže pomôcť, pretože nám poskytne nový pohľad na to oblasť astronómie gravitačných vĺn.

„Nová generácia experimentov bude zahŕňať klonovanie detektora a miónu detektor Citlivý na kozmické častice. Ak tieto dva detektory zistia prítomnosť gravitačných vĺn, bolo by to skutočne vzrušujúce, “povedal.