Astronomik Parçacık Karanlık Madde Teleskopu

Axion’un keşfi bilim tarihinde önemli bir bağlantıyı temsil ediyor. Bu varsayımsal parçacık, modern fiziğin iki temel problemini aynı anda çözebilir: güçlü bir etkileşimin yük ve değerlik problemi ve karanlık madde bulmacası. Bununla birlikte, onu bulmaya yönelik büyük bilimsel ilgiye rağmen, yüksek radyo frekanslarında (6 GHz’in üzerinde) araştırmalar, uygun bir maliyetle oluşturulabilecek yüksek hassasiyet teknolojisinin olmaması nedeniyle bir kenara bırakıldı. Şu ana kadar.

Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), DALI’yı (Karanlık fotonlar ve Axion– çakışma benzeri parçacıkBilimsel amacı 6 ila 60 GHz aralığında akson ve parafoton aramak olan Karanlık Madde Astronomik Parçacık Teleskop Deneyi. Prototip, Proof of Concept, şu anda IAC’nin tasarım ve üretim aşamasındadır. Beyaz kağıtlar Deneyin açıklaması yayınlanmak üzere kabul edildi. Kozmoloji ve Astrofizik Dergisi (JCAP).

1970’lerde teori, aksonun, fotonların yanı sıra nükleonlar ve elektronlar gibi standart parçacıklarla zayıf bir şekilde etkileşime giren varsayımsal, düşük kütleli bir parçacık olduğunu öngördü. Önerilen bu etkileşimler, aksonları farklı enstrüman türleriyle ortaya çıkarmak amacıyla incelenmiştir. Umut verici bir teknik, aksonların standart fotonlarla etkileşimini incelemektir.

Aksonlar, parçacık dedektörlerindeki süper iletken mıknatıslar tarafından üretilenler veya manyetik rezonans tıbbi teşhislerinde kullanılanlar gibi güçlü bir harici manyetik alanın etkisi altında fotonlarla “karışır” ve zayıf bir radyo veya mikrodalga sinyali üretir. Bu sinyal, 1980’lerin sonundan beri çeşitli deneylerde araştırılmıştır ve şu anda sadece DALI ile tespit etmek istediğimiz sinyaldir, ancak yeni, neredeyse keşfedilmemiş bir parametre seti olmasına rağmen, ilki için kullanılabilir olacaktır. IAC araştırmacısı ve çalışmanın ilk yazarı Javier de Miguel, bu deney sayesinde zaman geçirdiğini açıklıyor.

1980’lerde ve 1990’larda üretilen ilk koaksiyel dedektörler, bir süper mıknatıs içinde, eksenden beklenen zayıf mikrodalga sinyalini bilimsel olarak tespit edilebilecek bir güç aralığına sığdırmak için güçlendiren bir rezonans boşluğu kullandı. aletler. Ne yazık ki, delik boyutu tarama frekansı ile ters orantılıdır ve eksen için lümenler, yaklaşık 6 GHz’den büyük frekanslar için üretilemeyecek kadar küçüktü.

Bu nedenle, yeni deney en umut verici yüksek frekanslı tarama teknolojisini birleştiriyor ve onu koaksiyel karanlık madde astronomik parçacık dedektörlerinin yeteneğine de ekleyen pratik bir tasarıma dahil ediyor. Bu şekilde DALI, güçlü bir süper iletken mıknatıs, aksonların neden olduğu zayıf sinyali algılanabilir hale getirmek için yeni bir rezonatörlü bir aksyon detektörü ve karanlık madde için gökyüzündeki nesneleri ve alanları taramasına izin veren bir ultrasimülatör içerir.

Bu şekilde, DALI, 2012 yılında Higgs bozonununkine benzer bir doğada sözde parçacık olan aksonun keşfedilmesine yardımcı olabilir. CERNVe gelecek vaat eden bir karanlık madde adayı. Karanlık madde, sıradan maddeyle çok zayıf bir şekilde etkileşime giren ve bu nedenle doğrudan tespit edilmesi çok zor olan, evrenin temel bir bileşenidir, ancak keşfi, sarmal gökadaların dönme eğrilerini ve yapının neden sarmal gökadalarda olduğunu açıklamamıza izin verecektir. Evren, diğer gizemlerin yanı sıra şimdiye kadar evrim geçirdiği şekilde gelişti.

Referans: “6 – 60 GHz Aralığında Karanlık Madde Teleskopu Aramaları”, Javier de Miguel, 28 Nisan 2021 Kozmoloji ve Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.1088 / 1475-7516 / 2021/04/075