Studiuesit thonë se orët atomike hapësinore mund të ndihmojnë në zbulimin e natyrës së materies së errët

Studimi i një ore atomike në bordin e një anije kozmike brenda orbitës së Mërkurit dhe shumë afër diellit mund të jetë mashtrimi për të zbuluar natyrën e materies së errët, sugjeron një studim i ri i botuar në Nature Astronomy.

Lënda e errët përbën më shumë se 80% të masës në univers, por deri më tani ajo i ka shmangur zbulimit në Tokë, pavarësisht përpjekjeve eksperimentale për dekada. Një komponent kyç i këtyre kërkimeve është një supozim për densitetin lokal të materies së errët, i cili përcakton numrin e grimcave të lëndës së errët që kalojnë nëpër detektor në çdo kohë të caktuar, dhe për rrjedhojë ndjeshmërinë eksperimentale.

Në disa modele, kjo densitet mund të jetë shumë më e lartë se sa supozohet zakonisht, dhe lënda e errët mund të bëhet më e përqendruar në disa rajone në krahasim me të tjerat.

Një klasë e rëndësishme e kërkimeve eksperimentale janë ato që përdorin atome ose bërthama, sepse këto kanë arritur ndjeshmëri të jashtëzakonshme ndaj sinjaleve të materies së errët. Kjo është e mundur, pjesërisht, sepse kur grimcat e materies së errët kanë masa shumë të vogla, ato shkaktojnë lëkundje në vetë konstantet e natyrës. Këto lëkundje, për shembull në masën e elektronit ose forcën e ndërveprimit të forcës elektromagnetike, modifikojnë energjitë e tranzicionit të atomeve dhe bërthamave në mënyra të parashikueshme.

Një ekip ndërkombëtar studiuesish, studiuesi i projektit të Institutit Kavli për Fizikën dhe Matematikën e Universit (Kavli IPMU), Joshua Eby, Universiteti i Kalifornisë, Irvine, studenti postdoktoral Yu-Dai Tsai dhe profesorja e Universitetit të Delaware, Marianna S. Safronova, panë potencial në këto sinjale lëkundëse. Ata pretenduan se në një rajon të caktuar të sistemit diellor, midis orbitës së Mërkurit dhe diellit, dendësia e materies së errët mund të jetë jashtëzakonisht e madhe, gjë që do të nënkuptonte ndjeshmëri të jashtëzakonshme ndaj sinjaleve lëkundëse.

Këto sinjale mund të merren nga orët atomike, të cilat funksionojnë duke matur me kujdes frekuencën e fotoneve të emetuara në kalimet e gjendjeve të ndryshme në atome. Lënda e errët ultra e lehtë në afërsi të eksperimentit të orës mund t’i modifikojë ato frekuenca, pasi lëkundjet e materies së errët rrisin pak dhe pakësojnë energjinë e fotonit.

“Sa më shumë lëndë e errët të ketë rreth eksperimentit, aq më të mëdha janë këto lëkundje, kështu që dendësia lokale e materies së errët ka shumë rëndësi kur analizohet sinjali,” tha Eby.

Ndërsa dendësia e saktë e materies së errët pranë diellit nuk është e njohur mirë, studiuesit argumentojnë se edhe një kërkim me ndjeshmëri relativisht të ulët mund të sigurojë informacion të rëndësishëm.

Dendësia e materies së errët është e kufizuar në sistemin diellor vetëm nga informacioni rreth orbitave të planetit. Në rajonin midis diellit dhe Mërkurit, planeti më i afërt me diellin, nuk ka pothuajse asnjë kufizim. Pra, një matje në bordin e një anije kozmike mund të zbulojë shpejt kufijtë kryesorë në botë për lëndën e errët në këto modele.

Teknologjia për të vënë në provë teorinë e tyre tashmë ekziston. Eby thotë se sonda diellore Parker e NASA-s, e cila ka funksionuar që nga viti 2018 me ndihmën e mbrojtjes, ka udhëtuar më afër diellit se çdo anije e bërë nga njeriu në histori dhe aktualisht po vepron brenda orbitës së Mërkurit, me plane për të lëvizur edhe më afër diellit brenda një viti.

Orët atomike në hapësirë janë tashmë të motivuara mirë për shumë arsye, përveç kërkimit të lëndës së errët.

“Misionet hapësinore në distanca të gjata, duke përfshirë misionet e mundshme të ardhshme në Mars, do të kërkojnë matjen e jashtëzakonshme të kohës siç do të sigurohej nga orët atomike në hapësirë. Një mision i mundshëm i ardhshëm, me mbrojtje dhe trajektore shumë të ngjashme me sonden diellore Parker, por që mban një orë atomike. aparati, mund të mjaftonte për të kryer kërkimin”, tha Eby.