Sporing af mørkt stof

Materiale omgiver os dag og nat i alle dens former - træer, huse, møbel, og endda den luft, vi indånder. Men, ifølge fysikere, det synlige stof, vi kender, står måske kun for cirka 20 procent af alt materiale i universet. Ifølge den nuværende teori, så meget som 80 procent kan være mørkt stof. Denne påstand er baseret på flere observationer, den ene er, at stjerner og galakser roterer meget hurtigere, end de ville, hvis der kun var 'normalt' stof til stede i universet.

Mørkt stof kunne være lavet af aksioner

Over tid, forskere har udviklet forskellige teorier for at forklare præcis, hvad dette mystiske mørke stof kan være lavet af. Blandt de potentielle kandidater, der kommer i tvivl, er svagt interagerende massive partikler eller WIMP'er. Forskere har brugt mange år på at forsøge at jagte disse med partikeldetektorer, endnu uden succes. For flere år siden, imidlertid, forskere foreslog et alternativ - en klasse af partikler kaldet axioner, som er betydeligt lettere end andre partikler. Ifølge teorien, feltet af disse partikler svinger, hvilket betyder, at det varierer løbende. Hyppigheden af ​​denne svingning er proportional med massen af ​​partiklerne, og, da dette er ekstremt lavt, frekvensen skal også være lav. Men ingen ved endnu, om det er tilfældet. Problemet er, at feltoscillationen lige så sandsynligt vil gennemgå en komplet cyklus en gang om året som en billion gange i sekundet.

Detektering af aksioner ved hjælp af nuklear spin -ændring

Forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har nu fundet en måde at opdage aksioner ved hjælp af programmet Cosmic Axion Spin Precession Experiment (CASPEr). "Vi udnytter potentialet for nuklear magnetisk resonans, "forklarede professor Dmitry Budker fra Institut for Fysik ved JGU og Helmholtz Institut Mainz." Det betyder, at vi kan identificere kernespind i molekyler, eller, mere specifikt i vores tilfælde, inden for carbonisotopen C13 og hydrogen. "Den grundlæggende antagelse er, at mørkt stof kan påvirke kernernes spin, derfor giver forskerne en måde at spore det på. Spinnet, imidlertid, kan også påvirkes af Jordens magnetfelt. Forskerne bruger sofistikeret afskærmning til at undertrykke magnetfeltet; imidlertid, selv den bedste afskærmning i ufuldkommenhed. Fysikerne skal derfor beslutte, hvilken andel af de observerede spinændringer, der skyldes mørkt stof, og hvilket til Jordens magnetfelt. Dette fik forskerteamet til at udvikle sin nye comagnetometer -konfiguration. Princippet bag teknikken er det faktum, at molekyler generelt indeholder forskellige slags atomkerner. Da de forskellige kerner vil reagere på magnetfeltet og mørkt stof i forskellige omfang, det er muligt at skelne mellem disse påvirkninger.

En del af det mulige frekvensområde er nu undersøgt

Teamet ved Mainz University har nu kæmmet sig igennem frekvensområdet fra et par svingninger om året op til 18 svingninger i timen - endnu, uden at finde tegn på effekten af ​​mørkt stof. "Det er snarere som at lede efter en tabt ring i en stor have, "sagde Budker." Vi har allerede ledt efter en del af haven, så vi ved nu, at det er her ringen - aksionen - ikke findes. Dette har givet os mulighed for betydeligt at indsnævre det område, hvor vi håber at finde aksionen, og vi kan nu fokusere vores søgning på andre områder. "