Fisikawan telah menemukan cara untuk 'mendengar' materi gelap – Sains Terkini


Fisikawan di Universitas Stockholm dan Institut Fisika Max Planck telah beralih ke plasma dalam proposal yang dapat merevolusi pencarian materi gelap yang sulit dipahami.

Materi gelap adalah zat misterius yang membentuk 85% dari materi di alam semesta. Awalnya diperkenalkan untuk menjelaskan mengapa Kekuatan Kuat (yang menyatukan proton dan neutron) adalah mundur dan maju dalam waktu yang sama, yang disebut axion akan memberikan penjelasan alami untuk materi gelap. Alih-alih partikel diskrit, materi gelap aksial akan membentuk gelombang meresap yang mengalir ke seluruh ruang.

Aksinya adalah salah satu penjelasan terbaik untuk materi gelap tetapi baru belakangan ini menjadi fokus upaya percobaan skala besar. Karena kebangkitan ini, muncul desakan untuk mencari ide-ide baru tentang cara mencari axion di semua area tempat persembunyiannya.

"Menemukan axion sedikit mirip dengan menyetel radio: Anda harus menyetel antena Anda sampai Anda mendapatkan frekuensi yang tepat. Daripada musik, eksperimentalis akan dihargai dengan 'mendengar' materi gelap yang dilalui Bumi. Meskipun bermotivasi baik, aksial telah diabaikan secara eksperimental selama tiga dekade sejak dinamai oleh rekan penulis Frank Wilczek, "kata Dr. Alexander Millar, Postdoctor di Departemen Fisika, Universitas Stockholm, dan penulis penelitian.

Wawasan utama dari studi baru tim peneliti adalah bahwa di dalam aksial medan magnet akan menghasilkan medan listrik kecil yang dapat digunakan untuk mendorong osilasi dalam plasma. Plasma adalah bahan di mana partikel bermuatan, seperti elektron, dapat mengalir bebas sebagai cairan. Osilasi ini memperkuat sinyal, yang mengarah ke "radio aksial" yang lebih baik. Tidak seperti percobaan tradisional yang didasarkan pada rongga resonansi, hampir tidak ada batasan pada seberapa besar plasma ini, sehingga memberikan sinyal yang lebih besar. Perbedaannya agak seperti perbedaan antara walkie talkie dan menara siaran radio.

"Tanpa plasma dingin, axion tidak dapat secara efisien dikonversi menjadi cahaya. Plasma memainkan peran ganda, keduanya menciptakan lingkungan yang memungkinkan konversi yang efisien, dan menyediakan plasmon resonansi untuk mengumpulkan energi dari materi gelap yang dikonversi," kata Dr. Matthew Lawson, Postdoctor di Departemen Fisika, Universitas Stockholm, juga penulis penelitian.

"Ini benar-benar cara baru untuk mencari materi gelap, dan akan membantu kami mencari salah satu kandidat materi gelap terkuat di daerah yang benar-benar belum dijelajahi. Membangun plasma yang dapat disetel akan memungkinkan kami membuat eksperimen yang jauh lebih besar daripada teknik tradisional," memberikan sinyal yang jauh lebih kuat pada frekuensi tinggi, "kata Dr Alexander Millar.

Untuk menyetel "radio aksial" ini penulis mengusulkan menggunakan sesuatu yang disebut "metamaterial kawat," sistem kabel yang lebih tipis dari rambut yang dapat dipindahkan untuk mengubah frekuensi karakteristik plasma. Di dalam magnet besar dan kuat, mirip dengan yang digunakan dalam mesin Pencitraan Resonansi Magnetik di rumah sakit, metamaterial kawat berubah menjadi radio aksial yang sangat sensitif.

Mencari materi gelap dengan plasma tidak akan tetap hanya ide yang menarik. Dalam kerja sama erat dengan para peneliti, sebuah kelompok eksperimen di Berkeley telah melakukan penelitian dan pengembangan pada konsep dengan maksud membangun eksperimen seperti itu dalam waktu dekat.

"Plasma haloscopes adalah salah satu dari sedikit ide yang dapat mencari axion di ruang parameter ini. Fakta bahwa komunitas eksperimental telah menempel pada ide ini dengan sangat cepat dan sangat menarik untuk membangun percobaan skala penuh," kata Dr. Alexander Millar .

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Stockholm. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.