Et skridt tættere på at definere mørkt stof, GPS satellit atomure på jagt

En professor, der studerer jorden, og en, der studerer rummet, kom sammen i jagten på at opdage og definere mørkt stof. De er et skridt nærmere. Brug af 16 års arkivdata fra GPS -satellitter, der kredser om jorden, universitetet i Nevada, Reno team, Andrei Derevianko og Geoff Blewitt i College of Science, ledte efter klumper af mørkt stof i form af vægge eller bobler, og som ville strække sig langt ud over GPS -banerne, solsystemet og videre.

En videnskabelig artikel om teamets arbejde blev netop offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation og lige i tide til Dark Matter Day, 31. oktober. Mørkt stof udgør 85 procent af alt stof i universet. Selvom der er flere astrofysiske beviser for mørkt stof, dens natur er stadig et stort mysterium. Mange former for mørkt stof er blevet antaget, deres er, at denne form for mørkt stof, stammer fra ultralette kvantefelter, ville danne makroskopiske objekter.

"Vi er endnu et skridt tættere på at opdage, hvordan man opdager mørkt stof, og i sidste ende at definere mere præcist, hvad det er, hvilken slags partikel det er," sagde Derevianko. "At udvinde disse arkivdata, vi fandt ingen beviser for domænevægge af ultralet mørkt stof på vores nuværende følsomhedsniveau. Imidlertid, denne søgning udelukker et stort område af muligheder for denne type mørkt stof-modeller."

Teamet fokuserede på ultralette felter, der kan forårsage variationer i naturens grundlæggende konstanter - såsom masser af elektroner og kvarker og elektriske ladninger. Variationerne kan føre til skift i atomenerginiveauer, som kan måles ved at overvåge atomfrekvenser. Det er her, GPS-satellitterne kommer ind i billedet. Navigation af globalt positioneringssystem er afhængig af præcise timingsignaler leveret af atomure.

"Geoff har brugt atomurene på GPS -satellitterne i sit geodetiske arbejde - måling af opløftning af tektoniske plader, jordens form, jordskælv, globale havniveauer, så er bekendt med systemets præcision, "Sagde Derevianko." Jeg har arbejdet med at udtænke mere præcise atomure. Vi indså, at GPS -systemet kunne bruges til at opdage lytte til det mørke stof, der fejer gennem os.

"I stedet for at bruge milliarder af dollars på at fjerne nogle sandsynlige mørke mater -modeller, vi genanvendte disse almindelige værktøjer (GPS -atomure), vi bruger hver dag til at lave grundlæggende, grundlæggende videnskab for at lede efter svarene på dette store mysterium - at udtænke vores egen detektor af mørkt stof i planetstørrelse. "

Fart gennem galaksen

Jorden suser gennem Mælkevejens mørke stofhalo med 300 kilometer i sekundet eller en tusindedel af lysets hastighed. Og klumper af mørkt stof skønnes at tage 3 minutter at krydse GPS -konstellationen.

"Det er som en væg, der bevæger sig gennem et netværk af ure, der forårsager en bølge af atomurfejl, der forplanter sig gennem GPS-systemet ved galaktiske hastigheder, "Derevianko, professor i kvantefysik, sagde. "Ideen er, at når klumpen overlapper os, den trækker i partikelmasserne og kræfter, der virker mellem partiklerne. Husk dette træk er virkelig svagt, ellers havde vi lagt mærke til det. Imidlertid, ultrafølsomme enheder som atomure kan være følsomme over for sådanne træk. "

De ledte efter de forudsagte mønstre af urfejl, som jorden, og satellitterne, bevæget sig gennem glorie af mørkt stof i galaksen. Dataene kom fra de 32 satellitter i 31, 000 kilometer bredt GPS-netværk og jordbaseret GPS-udstyr, hvert 30. sekund i 16 år. Holdet brugte data fra kilder rundt om i verden og især fra Jet Propulsion Laboratory.

"Det, vi ledte efter, var klumper af mørkt stof i form af vægge, ved at bruge en model, der - hvis den eksisterer - ville have kollisioner, der er påvist i uregelmæssigheder i atomurets signaler, "Benjamin Roberts, postdoktor og hovedforfatter til Nature-papiret, sagde. "Selvom der ikke er noget endeligt bevis efter at have set på 16 års data, det kan være, at interaktionen er svagere, eller at defekterne krydser veje med Jorden sjældnere. Nogle markører indikerer, at det muligvis kan være en mindre defekt."