Dërgimi i orëve atomike afër diellit mund të zhbllokojë sekretet e materies së errët

Sondat hapësinore që fluturojnë afër diellit mund të ndihmojnë një ditë për të zbuluar natyrën e materies së errët, zbulon një studim i ri.

Materia e errët është substanca e padukshme dhe kryesisht e paprekshme që studiuesit sugjerojnë se përbën rreth pesë të gjashtat e të gjithë materies në univers. Edhe pse materia e errët nuk është vëzhguar drejtpërdrejt, ekzistenca e saj nënkuptohet nëpërmjet efekteve të saj gravitacionale në lëvizjet e yjeve dhe galaktikave. Megjithatë, nga çfarë mund të përbëhet materia e errët, mbetet një mister.

“Zbulimi i materies së errët do të ishte një nga arritjet më të mëdha në historinë njerëzore,” tha për Space.com autori kryesor i studimit Yu-Dai Tsai, një fizikant në Universitetin e Kalifornisë, Irvine.

Në studimin e ri, ekipi hulumtues propozoi një mënyrë të re për të zbuluar natyrën e materies së errët, duke përdorur orët më të sakta të bëra ndonjëherë: orët atomike. Ndërsa orët e gjyshit mbajnë kohën duke gjurmuar lavjerrësit që lëvizin, orët atomike monitorojnë dridhjet kuantike të atomeve. Aktualisht, ora më e mirë atomike është kaq e saktë, saqë në thelb do të humbasë vetëm një sekondë çdo 300 miliardë vjet.

Orët atomike dërgohen rregullisht në hapësirë. Për shembull, satelitët GPS mbështeten në orët atomike për të transmetuar mesazhe me kohë të saktë që çdo marrës GPS përdor për të ndihmuar në përcaktimin e vendndodhjes së tij.

Në studimin e ri, fizikanët sugjerojnë nisjen e një misioni, të quajtur paraprakisht SpaceQ, në një orbitë afër diellit. Kohët e fundit, NASA dërgoi sondën diellore Parker më afër diellit se çdo anije tjetër kozmike që kishte shkuar më parë. Në vitin 2021, sonda fluturoi nëpër koronën e diellit – atmosferën e sipërme të tij ultra të nxehtë – për herë të parë dhe ajo vazhdon të qarkullojë gjithnjë e më afër yllit tonë.

“Ka sigurisht sfida teknike drejt realizimit të një misioni si ai që propozojmë, jo më e rëndësishmja është se si të mbrohen në mënyrë më efektive sensorët kuantikë të ndjeshëm nga mjediset ekstreme që gjen pranë diellit,” bashkëautori i studimit Joshua Eby. , një fizikan në Universitetin e Tokios, tha për Space.com. “Por misionet si Parker Space Probe tregojnë se gjëra të pabesueshme janë të mundshme dhe duket se nuk ka pengesa absolute. Do të duhet disa Kërkim dhe Zhvillim (kërkim dhe zhvillim), por kjo punë shpresojmë se është vetëm fillimi i procesit.”

Kandidatët kryesorë për lëndën e errët përfshijnë grimcat fantazmë ultra të lehta. Për shembull, një grimcë hipotetike e njohur si aksion mund të ketë një masë më të vogël se një e miliarda e një elektroni. Fizikantët teorikë fillimisht propozuan ekzistencën e aksioneve për të ndihmuar në shpjegimin pse ndërveprimet shihen midis disa grimcave, por jo të tjerave.

“Nëse ekziston kjo lloj materies e errët, ju mund të imagjinoni se ne po zhytemi në valët e materies së errët,” tha Tsai.

Nëse materia e errët përbëhet nga grimca ultra të lehta, natyra e tyre josubstanciale do t’i bënte jashtëzakonisht të vështira për t’u zbuluar, duke shpjeguar pse ata i kanë shpëtuar zbulimit deri më sot. Megjithatë, për shkak se dielli është shumë më i rëndë se Toka – rreth 330,000 herë më i madh se masa e planetit tonë – ai posedon një tërheqje gravitacionale më të fortë. Në parim, kjo do të thotë që dielli mund të mbledhë shumë më shumë lëndë të errët në të sesa Toka. Kjo dendësi më e madhe mund ta bëjë më të lehtë për sondat pranë diellit – më afër se orbita e Mërkurit – të zbulojnë këto grimca fantazmë.

Sonda Diellore Parker “tregoi se mund të dërgoni një satelit shumë afër diellit, duke ndjerë kushte të reja dhe duke bërë zbulime”, tha në një deklaratë bashkëautorja e studimit Marianna Safronova, një fizikane në Universitetin e Delaware. “Kjo është shumë më afër diellit sesa ajo që ne po propozojmë këtu.”

Në parim, valët e grimcave të materies së errët ultra të lehta mund të shkaktojnë ndryshime në konstantet themelore të natyrës, të tilla si masa e elektronit ose forca e forcës elektromagnetike. Kjo, nga ana tjetër, do të ndryshonte mënyrën se si shënojnë orët atomike – një efekt që varet nga atomet që përdor ora. Duke krahasuar se si dy orë të ndryshme atomike e mbajnë kohën pranë diellit, studiuesit mund të gjejnë lëndë të errët. Efekte të krahasueshme gjithashtu mund të shihen në kohëmatësit e ardhshëm që mund të rezultojnë edhe më të sakta se orët atomike, siç janë të ashtuquajturat orë bërthamore.

“Nëse materia e errët ultra e lehtë do të zbulohej në një mision si ky, do të ishte një hetim i drejtpërdrejtë i densitetit të materies së errët pranë diellit dhe i lidhjeve të saj me materien e zakonshme,” tha Eby.

Shkencëtarët vunë në dukje se misioni SpaceQ do të kërkonte orë që janë ende në zhvillim. Përveç kësaj, edhe nëse do të zbulonte sinjale të materies së errët, studiuesit do të kishin nevojë për eksperimente të pavarura për të verifikuar gjetjet e saj, vuri në dukje Tsai.

Sidoqoftë, “në parim, nëse mund të matim lëndën e errët në vende të ndryshme, ne mund të hartojmë shpërndarjen e densitetit,” tha Tsai. “Dhe nëse sinjali bëhet më i fortë drejt diellit, do të ishte një nënshkrim imponues i armës së duhanit për zbulim.”