Du kender det gamle ordsprog: "Hvis du vil skjule noget, skal du sætte det lige i syne?" I følge et nyt forslag fra to fysikprofessorer kan denne logik muligvis være grunden til, at forskere har kæmpet så længe for at finde den mystiske masse, der menes at udgøre 27% af sagen i universet.
Kort sagt, disse to fysikere mener, at mørkt stof kan findes på samme måde, som du kan finde den hurtigste vej til arbejde: ved at konsultere Global Positioning System.
Andrei Derevianko fra University of Nevada, Reno og Maxim Pospelov fra University of Victoria og Perimeter Institute for Theoretical Physics i Canada foreslog denne metode tidligere i år på en række berømte videnskabelige konferencer, hvor den mødtes med generel godkendelse .
Deres idé kræver brug af GPS-satellitter og andre atomurnet og sammenligne deres tidspunkter for at se efter uoverensstemmelser. Derevianko og Pospelov antyder, at mørkt stof kunne have en forstyrrende indflydelse på atomurene, og at man ved at se på eksisterende netværk af atomur kan være muligt at få øje på lommer med mørkt stof ved deres karakteristiske underskrift.
De to begynder at teste denne teori ved at analysere urdata fra de 30 GPS-satellitter, der bruger atomur til daglig navigation. Korrelerede netværk af atomur, såsom GPS og nogle jordnetværk, der allerede findes, kan bruges som et kraftfuldt værktøj til at søge efter den topologiske defekte mørke stof, hvor oprindeligt synkroniserede ure vil blive desynkroniseret.
"På trods af solide observationsbeviser for eksistensen af mørk stof, forbliver dens natur et mysterium," sagde Derevianko, professor ved University of Science på University. ”Nogle forskningsprogrammer inden for partikelfysik antager, at mørkt stof er sammensat af tung-partikel-lignende stof. Denne antagelse stemmer muligvis ikke, og der findes betydelig interesse for alternativer. ”
Deres forslag bygger på ideen om, at mørkt stof kunne komme fra revner i universets kvantefelt, der kunne forstyrre sådanne grundlæggende egenskaber som massen af et elektron, og have en indflydelse på måden vi måler tid på. Dette repræsenterer en pause fra den mere konventionelle opfattelse af, at mørkt stof består af subatomære partikler såsom WIMP'er og aksioner.
”Vores forskning forfølger tanken om, at mørkt stof kan organiseres som en stor gaslignende samling af topologiske defekter eller energisprækker,” sagde Derevianko. ”Vi foreslår at registrere manglerne, den mørke stof, når de fejer gennem os med et netværk af følsomme atomur. Ideen er, hvor urene går ud af synkronisering, vi ville vide, at mørkt stof, den topologiske mangel, er gået forbi. Faktisk ser vi for os at bruge GPS-konstellationen som den største menneskeskabte detektor med mørke stoffer. ”
Derevianko samarbejder om analyse af GPS-data med Geoff Blewitt, direktør for Nevada Geodetic Laboratory, også på University of Science på University of Nevada, Reno. Geodetic Lab udviklede og vedligeholder det største GPS-databehandlingscenter i verden, der er i stand til kontinuerligt at behandle oplysninger fra omkring 12.000 stationer over hele kloden, døgnet rundt.
Blewitt, også fysiker, forklarede, hvordan en række atomur kunne muligvis opdage mørkt stof.
”Vi ved, at den mørke sag skal være der, for eksempel fordi den ses at bøje lys omkring galakser, men vi har ingen bevis for, hvad det måtte være lavet af,” sagde han. ”Hvis den mørke stof ikke var der, ville den normale sag, som vi kender til, ikke være tilstrækkelig til at bøje lyset så meget som det gør. Det er kun en af måderne, som videnskabsmænd ved, at der er en enorm mængde mørkt stof et sted derude i galaksen. En mulighed er, at det mørke stof i denne gas muligvis ikke er fremstillet af partikler som normal stof, men af makroskopiske ufuldkommenheder i stof-tid.
”Jorden fejer gennem denne gas, når den kredser om galaksen. Så for os ser gassen ud til at være som en galaktisk vind af mørkt stof, der blæser gennem Jordsystemet og dets satellitter. Når den mørke materie blæser forbi, vil det lejlighedsvis medføre, at GPS-systemets ur går ud af synkronisering med et fortællingsmønster over en periode på ca. 3 minutter. Hvis den mørke sag får urene til at gå ud af synk med mere end en milliarddel af et sekund, skal vi let kunne registrere sådanne begivenheder. ”
”Denne type arbejde kan være transformerende i videnskaben og kan fuldstændigt ændre, hvordan vi tænker på vores univers,” sagde Jeff Thompson, en fysiker og dekan ved University’s College of Science. ”Andrei er fysiker i verdensklasse, og han har allerede bidraget med sædvanlige bidrag til fysik. Det er et under at se det fantastiske arbejde, der kommer fra ham og hans gruppe. ”
Derevianko underviser i kvantefysik og beslægtede emner ved University of Nevada, Reno. Han har skrevet mere end 100 refererede publikationer i teoretisk fysik. Han er stipendiat i American Physical Society, en Simons-stipendiat i teoretisk fysik og en Fulbright-lærd. Blandt en række forskningsemner har han bidraget til udviklingen af flere nye klasser af atomur og præcisionstest af grundlæggende symmetrier med atomer og molekyler.
Deres forskning blev vist tidligere i denne uge i onlineversionen af det videnskabelige tidsskrift Naturfysik, foran printversionen.
