Anda tahu pepatah lama: "jika anda ingin menyembunyikan sesuatu, jelaskan?" Nah, menurut cadangan baru oleh dua profesor fizik, logik ini mungkin menjadi alasan mengapa para saintis berjuang sejak sekian lama untuk mencari jisim misterius yang dipercayai merangkumi 27% jirim di alam semesta.
Ringkasnya, kedua-dua ahli fizik ini percaya bahawa bahan gelap dapat dijumpai dengan cara yang sama seperti yang anda dapati untuk mendapatkan jalan paling cepat untuk bekerja: dengan merujuk Sistem Penentududukan Global.
Andrei Derevianko, dari University of Nevada, Reno, dan Maxim Pospelov, dari University of Victoria dan Perimeter Institute for Theoretical Physics di Kanada, mencadangkan kaedah ini pada awal tahun ini dalam satu siri persidangan ilmiah terkenal, di mana ia bertemu dengan persetujuan umum .
Idea mereka memerlukan penggunaan satelit GPS dan rangkaian jam atom lain dan membandingkan masa mereka untuk mencari perbezaan. Derevianko dan Pospelov menunjukkan bahawa bahan gelap boleh memberi kesan yang mengganggu pada jam atom, dan bahawa dengan melihat rangkaian jam atom yang ada, mungkin untuk melihat kantong benda gelap dengan tandatangan khas mereka.
Keduanya mulai menguji teori ini dengan menganalisis data jam dari 30 satelit GPS, yang menggunakan jam atom untuk navigasi sehari-hari. Jaringan jam atom yang berkorelasi, seperti GPS dan beberapa jaringan darat yang sudah ada, dapat digunakan sebagai alat yang ampuh untuk mencari masalah gelap topologi di mana jam yang awalnya diselaraskan akan menjadi tidak disinkronkan.
"Walaupun terdapat bukti pemerhatian yang kukuh untuk adanya bahan gelap, sifatnya tetap menjadi misteri," kata Derevianko, seorang profesor di Kolej Sains di Universiti,. "Beberapa program penyelidikan dalam fizik partikel menganggap bahawa bahan gelap terdiri daripada bahan seperti partikel berat. Anggapan ini mungkin tidak berlaku, dan minat yang besar ada untuk alternatif. "
Cadangan mereka berdasarkan idea bahawa bahan gelap boleh datang dari celah-celah di medan kuantum alam semesta yang boleh mengganggu sifat asas seperti jisim elektron, dan memberi kesan pada cara kita mengukur masa. Ini menunjukkan penembusan dari pandangan yang lebih konvensional bahawa bahan gelap terdiri daripada zarah subatom seperti WIMP dan paksi.
"Penyelidikan kami mengejar idea bahawa bahan gelap dapat disusun sebagai koleksi cacat topologi seperti gas besar, atau keretakan tenaga," kata Derevianko. "Kami mencadangkan untuk mengesan kecacatan, benda gelap, kerana mereka menyapu kami dengan jaringan jam atom sensitif. Idenya adalah, di mana jam tidak diselaraskan, kita akan tahu bahawa masalah gelap, kecacatan topologi, telah berlalu. Sebenarnya, kami membayangkan menggunakan buruj GPS sebagai pengesan bahan gelap buatan manusia terbesar. "
Derevianko berkolaborasi dalam menganalisis data GPS dengan Geoff Blewitt, pengarah Makmal Geodetik Nevada, juga di College of Science di University of Nevada, Reno. Makmal Geodetik membangun dan mengekalkan pusat pemprosesan data GPS terbesar di dunia, yang dapat memproses maklumat dari kira-kira 12,000 stesen di seluruh dunia secara berterusan, 24/7.
Blewitt, juga seorang ahli fizik, menjelaskan bagaimana pelbagai jam atom dapat mengesan benda gelap.
"Kita tahu perkara gelap mesti ada, misalnya, kerana ia dilihat dapat menyinari cahaya di sekitar galaksi, tetapi kita tidak memiliki bukti tentang apa itu terbentuk," katanya. "Sekiranya perkara gelap tidak ada di sana, perkara normal yang kita ketahui tidak akan cukup untuk membengkokkan cahaya sebanyak itu. Itulah salah satu cara para saintis mengetahui bahawa terdapat banyak bahan gelap di suatu tempat di galaksi. Satu kemungkinan adalah bahawa bahan gelap dalam gas ini mungkin tidak terbuat dari zarah-zarah seperti bahan normal, tetapi dari ketidaksempurnaan makroskopik dalam struktur ruang-waktu.
“Bumi menyapu gas ini ketika mengorbit galaksi. Jadi bagi kita, gas itu kelihatan seperti angin galaksi dari bahan gelap yang bertiup melalui sistem Bumi dan satelitnya. Apabila bahan gelap meletup, kadangkala ia menyebabkan jam sistem GPS tidak selaras dengan corak bercerita dalam jangka masa lebih kurang 3 minit. Sekiranya perkara gelap menyebabkan jam tidak segerak lebih dari satu bilion saat, kita seharusnya dapat mengesan kejadian seperti itu dengan mudah. "
"Jenis pekerjaan ini dapat berubah-ubah dalam sains dan dapat mengubah sepenuhnya cara kita berfikir tentang alam semesta kita," kata Jeff Thompson, seorang ahli fizik dan dekan University of College of Science. "Andrei adalah ahli fizik kelas dunia dan dia telah memberikan sumbangan penting untuk fizik. Sangat mengagumkan apabila menyaksikan karya luar biasa yang dihasilkan oleh dia dan kumpulannya. "
Derevianko mengajar fizik kuantum dan mata pelajaran yang berkaitan di University of Nevada, Reno. Dia telah mengarang lebih daripada 100 penerbitan pengadil dalam teori fizik. Dia adalah rakan dari Persatuan Fizikal Amerika, rakan Simons dalam fizik teori dan sarjana Fulbright. Di antara pelbagai topik penyelidikan, dia telah menyumbang kepada pengembangan beberapa kelas baru jam atom dan ujian ketepatan simetri asas dengan atom dan molekul.
Penyelidikan mereka muncul awal minggu ini dalam versi dalam talian jurnal ilmiah Fizik Alam, lebih awal daripada versi cetak.
