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最終可以暴露深色物質的核手錶

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在近一個世紀以來,世界各地的科學家都在尋找黑暗物質 – 無形的物質,據信這些物質被認為是宇宙質量的80%,需要解釋各種物理現象。有許多方法試圖檢測到在粒子中生產到可能在太空中釋放的宇宙的搜索宇宙的方法。儘管如此,今天仍然很少了解這個故事的基本資格。即使它在背景中起作用,但人們認為黑色物質對可見物質有影響,但它們無法直接測量

科學家認為,如果已經開發了核觀察,那就是使用核以高精度測量時間 – 即使是訴訟中最少的異常也可以揭示黑物質的影響。去年,德國和科羅拉多州的物理學家已經使用放射性組件創建了手錶。 Thorium-299,當吉拉德·佩雷斯(Gilad Perez)的理論研究人員是科學研究所的理論物理學時,魏茲曼(Weizmann)了解到了這一成功。與德國團隊合作,他們剛剛發表了教育 物理評論x 提出了一種新方法,用於檢測深色物質對Thorus-229核的特性的影響。

推動鞦韆的孩子需要合適且一致的時間來維持一動不動的運動。最佳的振動頻率在物理學中被稱為共振頻率。該頻率的輻射可以精確地形成“揮桿”核,例如兩個量子狀態之間的擺:地面狀態和高能量狀態。在大多數材料中,這種圖書館的頻率需要強大的輻射來刺激核,但是在1976年,科學家發現Thorium-219是美國核項目的副產品,這是一種罕見的例外。天然共振頻率足夠低,可以通過使用相當弱的紫外線來控制標準激光技術。這使得thorium-229是核時鐘發育的趨勢,該趨勢是通過原始手錶中的量子狀態(例如鐘形)之間的核“擺動”來衡量的。

“核時鐘是最佳檢測器 – 可以通過分辨率100,000倍的分辨率檢測到比重力弱的10萬億。”

但是,當科學家試圖以最高精度測量RIAM -229的頻率時,核鐘的進度在第一階段停止了。為了檢查核的頻率,物理學以不同頻率照射激光,並註意在量子狀態之間更改時吸收或釋放多少能量。從這些結果中,它們產生了頻譜,吸收和頻率,從而導致核的最大吸收。

大約五十年前,科學家無法以足夠的精度來測量RIAM -229的頻率。但是去年,兩項重要職責是美國國家計量學研究所(PTB)的第一組,發表了相當準確的測量。幾個月後,科羅拉多大學的團隊發布了一百萬倍準確的結果。

佩雷斯說:“我們仍然需要更準確的核手錶。” “但是我們已經指定了研究黑暗的機會。”他解釋說:“在創造的宇宙中,只有可以看到的物質和任何材料吸收的光譜將是穩定的,但是由於黑暗物質,我們是自然的,與其波相似,可以改變核的質量。

團隊進行的理論計算 – 由佩雷斯(Perez)和其他博士朋友組的Wolfram Ratzinger博士領導 – 表明,新的測量值可以檢測到黑暗物質的影響,這將是弱點的1億倍。 ”“我們的計算表明,僅發現單獨共振頻率的變化是不夠的。我們需要指定頻譜中的更改。即使我們沒有發現變化,深色物質的所有影響也會吸收。物質模型將影響光譜。 Thor-229的吸收

同時,世界各地的實驗室仍在調整Thorium-229的頻率測量,這是多年來的預期過程。如果最終開發了核時鐘,則可以在許多分支機構中進行革新,包括全球導航和空間,通信,能源,能源管理和科學研究。目前,最準確的定時設備是原子鐘,這取決於兩個量子狀態之間的電子擺動。這些東西非常準確。但是,有一個重要的缺點:它們有來自環境電動干擾的風險,這可能會影響其一致性。相反,原子的核對乾擾不太敏感。

科學位置

根據深色物質的主要形式,神秘的物質由無數顆粒組成,每個顆粒具有至少1,000,000次的一個電子。

佩雷斯說:“談論黑暗事物時。” “使用RIAM 229的核手錶將是最好的檢測器。現在,我們的電氣乾擾限制了我們使用原子搜索的能力。但是核手錶將使我們的影響比重力更輕,從而提供了比目前更好的分辨率,而是100,000次尋找黑暗物質。”

歐洲研究委員會(ERC)剛剛獲得了佩雷斯教授的ERC高級贈款,以支持這項研究的持續發展。此外,他們還參與教育,即。德國國家大都會學院(PTB),德國Braunschweig和德國萊布尼茲大學漢諾威的Elina Fuchs和Fiona Kirk博士;韋伊斯曼(Weizmann)的顆粒和天文學物理學中的佩雷斯集團(Perez Group)的Eric Madge博士和Chaitanya Pranjape博士;德國國家計量學院(PTB)的Ekkehard Peik和Johannes Tiedau教授,德國Braunschweig

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