Física

Nova ferramenta na caça à matéria escura

Nova ferramenta na caça à matéria escura


Pesquisadores do MIT propuseram um meio único de detectar matéria escura por meio da simulação de uma estrela de nêutrons.

Os físicos sabem há muito tempo que o universo é muito mais do que parece. O comportamento gravitacional das galáxias não pode ser explicado pela matéria que podemos observar diretamente. Isso levou os cientistas a propor a existência de uma massa extra ainda não detectável, apropriadamente chamada de matéria escura.

[Fonte da imagem: MIT]

Na busca para entender os blocos de construção do universo, os cientistas têm algumas ferramentas bastante impressionantes à sua disposição. Cada nova descoberta descoberta no Grande Colisor de Hádrons resulta em um dilúvio de trabalhos de pesquisa. Uma equipe de físicos do MIT propôs um novo experimento para detectar uma, até agora, partícula hipotética conhecida como axion. Simulando um conjunto extremo de condições encontradas em uma estrela de nêutrons, chamada de magnetar, eles esperam gerar um campo magnético intenso o suficiente para tornar os axions 'visíveis'.

Co-autor do artigo recente das equipes, Professor Associado Jesse Thaler, disse ao MIT News:

“Axions são partículas muito estranhas e contra-intuitivas. Eles são extremamente leves, com interações fracas, e ainda esta partícula pode dominar o orçamento de matéria do universo e ser cinco vezes mais abundante em massa do que a matéria comum. Então, realmente tivemos que pensar muito se essas partículas são, em princípio, detectáveis ​​usando a tecnologia atual. É extremamente assustador. ”

O experimento é centrado em um dispositivo com um acrônimo fantástico: ABRACADABRA (Uma abordagem de banda larga / ressonante para detecção de axion cósmico com um aparelho de anel de campo B amplificador). Operando em temperaturas um pouco acima do zero absoluto, o dispositivo consiste em bobinas magnéticas envoltas em metal supercondutor.


[Fonte da imagem: MIT]

Os pesquisadores esperam que a nova abordagem possa levar a percepções sobre o problema do CP forte (paridade de carga). Este mistério contínuo centra-se no que o co-autor Benjamin Safdi chama de "a indiferença dos nêutrons aos campos elétricos". Ele explicou:

“Não esperamos que os nêutrons acelerem na presença de um campo elétrico porque eles não carregam carga elétrica, mas você pode esperar que eles girem. Isso porque esperamos que eles tenham um momento de dipolo elétrico, onde você pode pensar em um nêutron com uma carga positiva de um lado e uma carga negativa do outro. Mas, do nosso entendimento atual, esse efeito de rotação não existe, enquanto a teoria diz que deveria. ”

O axion pode ser responsável por esse comportamento estranho. Os físicos propuseram que o axião pode ser capaz de remover o momento de dipolo elétrico de um nêutron, com os resultados magnéticos resultantes detectáveis ​​por experimento.

Como o MIT deseja aplicar as informações

O professor associado Thaler diz que o trabalho é encorajador: "É muito tentador dizer que pode haver uma partícula que atende a esse propósito profundo, e ainda mais se detectássemos a presença dessas partículas na forma de matéria escura."

Com base no trabalho da Universidade de Washington, a equipe do MIT procura ampliar o escopo da pesquisa usando o experimento proposto. O professor associado Thaler explicou:

O problema de CP forte está associado ao fato de o spin de um nêutron responder a efeitos elétricos, e você pode pensar em um magnetar como um spin gigante com grandes campos magnéticos. Se axions estão chegando e mudando as propriedades da matéria nuclear para resolver o problema do CP Forte, talvez axions possam interagir com este magnetar e permitir que você o veja de uma nova maneira. Portanto, os efeitos sutis dos axions devem ser amplificados. ”

Outros pesquisadores estão esperançosos. O professor assistente Gray Rybka, da Universidade de Washington, disseSó recentemente surgiram muitas boas ideias para pesquisar [axions de baixa frequência]. O experimento proposto aqui se baseia em ideias anteriores e, se os autores estiverem corretos, pode ser a configuração experimental mais prática que pode explorar alguns dos regimes de axion de baixa frequência plausíveis. ”

O professor associado Thaler concordou:

“Temos um instrumento que é sensível a muitos comprimentos de onda e podemos tocá-lo com um axion de um comprimento de onda específico, e ABRACADABRA ressoará. E iremos para um território não mapeado, onde possivelmente poderemos ver a matéria escura deste protótipo. Isso seria incrível. ”

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Através da:MIT

Escrito por Jody Binns


Assista o vídeo: Um furacão de matéria escura se dirige rapidamente para a Terra!