Gravitationsbølgedetektorer til at søge efter mørkt stof

Gravitationsbølgedetektorer kan muligvis opdage meget mere end gravitationsbølger. Ifølge en ny undersøgelse, de kan også potentielt opdage mørkt stof, hvis mørkt stof består af en bestemt slags partikel kaldet en "mørk foton". I fremtiden, LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) planlægger at gennemføre en søgning efter mørke fotoner, som vil omfatte visse tidligere uudforskede områder af det mørke fotonparameterrum.

Et team af fysikere, Aaron Pierce, Keith Riles, og Yue Zhao fra University of Michigan, har rapporteret deres forslag om at bruge gravitationsbølgedetektorer til at søge efter mørkt stof i et nyligt papir, der blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

"Dette forslag slår en smuk bro mellem det nyfødte felt af gravitationsbølgeastronomi med partikelfysikkens, "Fortalte Zhao Phys.org . "Uden ændringer, en gravitationsbølgedetektor kan bruges som en meget følsom direkte mørk stofdetektor, med potentiale for en fem-sigma opdagelse af mørkt stof. "

Som fysikerne forklarer i deres papir, hvis mørke fotoner har en meget lys masse, så kan de anses for at opføre sig som et oscillerende baggrundsfelt, med svingningsfrekvensen bestemt af deres masse. Gravitationsbølgedetektorer kunne potentielt detektere disse svingninger, fordi svingningerne kan påvirke testobjekter placeret i gravitationsbølgedetektorerne. For eksempel, hvis to testobjekter placeret på forskellige positioner i detektoren oplever forskellige forskydninger, denne forskel kan skyldes den relative fase af det mørke fotonfelts svingninger på disse forskellige positioner.

Fysikerne forventer, at begge har jordbaserede gravitationsbølgedetektorer som LIGO, samt fremtidige rumbaserede gravitationsbølgedetektorer såsom LISA (Laser Interferometer Space Antenna), vil have evnen til at søge efter mørkt foton mørkt stof. Brug af mere end en detektor ville muliggøre krydskontrol og bedre følsomhed.

I fremtiden, forskerne planlægger at arbejde med at videreudvikle den nye søgemetode for mørkt stof og bestemme præcis, hvilken slags signal en gravitationsbølgedetektor ville modtage, hvis en mørk foton var i nærheden.

"Vi planlægger at skubbe dette arbejde langt ud over et teoretisk forslag, "Sagde Zhao." Først, vi planlægger at udføre dataanalysen ved hjælp af en forenklet signalmodel og en ligetil søgealgoritme. Derefter vil vi gradvist forfine vores søgemetode og inkludere en detaljeret simulering af signal- og detektorresponsen. "

© 2018 Phys.org