دانلود مستند فضایی با زیر نویس فارسی

آشکارسازی ماهیت ماده تاریک با بلور کوانتومی

0 32
زمان مطالعه: 2 دقیقه

دانشمندان موفق به ایجاد یک حسگر کریستال کوانتومی شدند که می‌تواند کلید تشخیص وجود ماده تاریک را درون خود داشته و از ذرات زیر اتمی تشکیل شده باشد که از طریق یک میدان الکترومغناطیسی ضعیف بر ماده تاثیر می‌گذارند. فیزیکدانان موسسه ملی استاندارد و فناوری (National Institute of Standards and Technology) آمریکا خواص الکترونیکی و حرکت مکانیکی یک بلور بسیار کوچک آبی را درهم‌ تنیده کرده‌اند که آن را قادر می‌سازد تا میدان‌های الکتریکی را با حساسیت خیلی بالا اندازه‌گیری کند.

این حسگر کوانتومی، ۱۵۰ یون بریلیوم را در یک میدان مغناطیسی محدود کرده و آن‌ها را قادر می‌سازد تا خود را در یک کریستال مسطح و دو بعدی با تنها ۲۰۰ میلیونم متر قطر قرار دهند.

بنابراین اگر ماده تاریک توسط این بلور شناسایی شود، مکانیسم تشخیص شامل تکان خوردن بلور خواهد بود که در تغییرات جمعی در یون‌های آن، از طریق یکی از خواص الکترونیکی آن‌ها به‌نام «اسپین» (Spin) مشاهده می‌شود. محققان نیز می‌توانند این تحریک ارتعاشی را که «جابجایی» (displacement) نامیده می‌شود، تشخیص دهند.

همچنین این به‌اصطلاح «حسگر ماده تاریک» می‌تواند میدان‌های الکتریکی خارجی را که دارای فرکانس ارتعاش یکسان با بلور هستند، با حساسیت بیش از ۱۰ برابر حسگرهای اتمی گذشته اندازه‌گیری کند.

تصویر حسگر کوانتومی ساخته‌شده از یون‌های بریلیوم به‌دام‌افتاده (نقطه قرمز) که خود را در یک کریستال دو بعدی مرتب کرده است

دانشمندان در طول آزمایش‌ها خود از یک میدان الکتریکی ضعیف برای تحریک این کریستال و آزمایش حسگر استفاده کردند. به‌گفته جان بولینگر (John Bollinger)، نویسنده ارشد این مطالعه از موسسه ملی استاندارد و فناوری، کریستال‌های یونی می‌توانند انواع مشخصی از ماده تاریک مانند اکسیون‌ها و فوتون‌های پنهان را تشخیص دهند که از طریق یک میدان الکتریکی ضعیف با ماده عادی در تعامل هستند.

وی ادامه داد: «ماده تاریک یک سیگنال پس‌زمینه را با یک فرکانس نوسانی ایجاد می‌کند که بستگی به جرم ذره ماده تاریک دارد. آزمایش‌هایی که برای یافتن این نوع ماده تاریک انجام شده است، بیش از یک دهه است که با مدارهای ابررسانا ادامه دارد و حرکت یون‌های به‌دام‌افتاده حساسیت را در محدوده فرکانس‌های مختلف ایجاد می‌کند.» بولینگر و همکارانش بیش از یک دهه بر روی این کریستال یون کار کرده و استفاده از نور لیزر را برای درهم‌تنیدگی حرکت جمعی در تعداد زیادی از یون‌ها اضافه کرده‌اند که علاوه‌بر پدیده «برعکس کردن زمان» (Time Reversal)، روش تشخیص ماده تاریک را نیز تقویت کرد.

ماریا ری (Maria Rey)، محقق موسسه ملی استاندارد و فناوری، در نهایت می‌افزاید: «ما می‌دانیم ۸۵ درصد ماده در جهان از ماده تاریک تشکیل شده، اما تابه‌امروز هنوز مشخص نیست ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است. این آزمایش می‌تواند به ما اجازه دهد در آینده از این راز پرده‌برداری کنیم و هنگامی که ماهیت ماده تاریک را درک کردیم، گستره وسیعی از رشته‌های علمی از جمله اخترفیزیک، نجوم، کیهان‌شناسی و موارد دیگر می‌توانند مدل‌ها و توصیفاتی از جهان ایجاد کنند که مدل‌های فعلی را تغییر دهد.»

منبع isna
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=56042
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest

0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها