Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top Science

Para peneliti telah mengusulkan metode baru untuk menemukan materi gelap – ScienceDaily


Para peneliti di National Institute of Standards and Technology (NIST) dan rekan mereka telah mengusulkan metode baru untuk menemukan materi gelap, materi misteri kosmos yang tidak terdeteksi selama beberapa dekade. Materi gelap membentuk sekitar 27% dari alam semesta; materi biasa, seperti materi yang membangun bintang dan planet, hanya mencakup 5% dari kosmos. (Entitas misterius yang disebut energi gelap menyumbang 68% lainnya.)

Menurut para ahli kosmologi, semua materi yang terlihat di alam semesta hanyalah mengambang di lautan materi gelap yang luas – partikel yang tidak terlihat tetapi tetap memiliki massa dan menggunakan gaya gravitasi. Gravitasi materi gelap akan memberikan lem yang hilang yang membuat galaksi tidak hancur dan menjelaskan bagaimana materi berkumpul bersama untuk membentuk permadani galaksi yang kaya di alam semesta.

Eksperimen yang diusulkan, di mana pendulum berukuran satu miliar milimeter akan bertindak sebagai sensor materi gelap, akan menjadi yang pertama untuk berburu materi gelap hanya melalui interaksi gravitasionalnya dengan materi yang terlihat. Eksperimen itu akan menjadi salah satu dari sedikit yang mencari partikel materi gelap dengan massa sebesar sebutir garam, skala yang jarang dieksplorasi dan tidak pernah dipelajari oleh sensor yang mampu merekam gaya gravitasi kecil.

Eksperimen sebelumnya telah mencari materi gelap dengan mencari tanda-tanda nongravitational dari interaksi antara partikel tak terlihat dan materi biasa jenis tertentu. Itulah yang terjadi untuk pencarian jenis hipotetis materi gelap yang disebut WIMP (partikel masif yang berinteraksi dengan lemah), yang merupakan kandidat utama untuk materi tak terlihat selama lebih dari dua dekade. Fisikawan mencari bukti bahwa ketika WIMPs sesekali bertabrakan dengan zat kimia dalam detektor, mereka memancarkan cahaya atau mengeluarkan muatan listrik.

Para peneliti yang berburu WIMP dengan cara ini datang dengan tangan kosong atau mendapatkan hasil yang tidak meyakinkan; partikel-partikelnya terlalu ringan (diteorikan untuk rentang massa antara elektron dan proton) untuk dideteksi melalui tarikan gravitasinya.

Dengan pencarian WIMP yang tampaknya pada tahap terakhirnya, para peneliti di NIST dan rekan mereka sekarang mempertimbangkan metode yang lebih langsung untuk mencari partikel materi gelap yang memiliki massa lebih berat dan oleh karena itu menggunakan gaya gravitasi yang cukup besar untuk dideteksi.

“Proposal kami hanya mengandalkan kopling gravitasi, satu-satunya kopling yang kami tahu pasti ada antara materi gelap dan materi bercahaya biasa,” kata rekan penulis studi Daniel Carney, fisikawan teoritis yang berafiliasi dengan NIST, Joint Quantum Institute (JQI ) dan Pusat Bersama untuk Informasi Kuantum dan Ilmu Komputer (QuICS) di Universitas Maryland di College Park, dan Laboratorium Akselerator Nasional Fermi.

Para peneliti, yang juga termasuk Jacob Taylor dari NIST, JQI dan QuICS; Sohitri Ghosh dari JQI dan QuICS; dan Gordan Krnjaic dari Fermi National Accelerator Laboratory, menghitung bahwa metode mereka dapat mencari partikel materi gelap dengan massa minimum sekitar setengah dari sebutir garam, atau sekitar satu miliar miliar kali massa proton. Para ilmuwan melaporkan temuan mereka hari ini di Review Fisik D.

Karena satu-satunya yang tidak diketahui dalam eksperimen ini adalah massa partikel materi gelap, bukan bagaimana ia berpasangan dengan materi biasa, “jika seseorang membuat eksperimen yang kami sarankan, mereka akan menemukan materi gelap atau mengesampingkan semua kandidat materi gelap dalam rentang yang luas. massa yang mungkin, “kata Carney. Percobaan akan sensitif terhadap partikel mulai dari sekitar 1 / 5.000 miligram hingga beberapa miligram.

Skala massa itu sangat menarik karena mencakup apa yang disebut massa Planck, kuantitas massa yang ditentukan hanya oleh tiga konstanta fundamental alam dan setara dengan sekitar 1 / 5.000 gram.

Carney, Taylor dan rekan mereka mengusulkan dua skema untuk eksperimen materi gelap gravitasi mereka. Keduanya melibatkan perangkat mekanis berukuran milimeter yang bertindak sebagai detektor gravitasi yang sangat sensitif. Sensor akan didinginkan hingga suhu tepat di atas nol mutlak untuk meminimalkan kebisingan listrik terkait panas dan terlindung dari sinar kosmik dan sumber radioaktivitas lainnya. Dalam satu skenario, segudang pendulum yang sangat sensitif masing-masing akan berbelok sedikit sebagai respons terhadap tarikan partikel materi gelap yang lewat.

Perangkat serupa (dengan dimensi yang jauh lebih besar) telah digunakan dalam deteksi gelombang gravitasi pemenang hadiah Nobel baru-baru ini, riak dalam struktur ruang-waktu yang diprediksi oleh teori gravitasi Einstein. Cermin yang digantung dengan hati-hati, yang bertindak seperti pendulum, bergerak kurang dari panjang atom sebagai respons terhadap gelombang gravitasi yang lewat.

Dalam strategi lain, para peneliti mengusulkan penggunaan bola yang diangkat oleh medan magnet atau manik-manik yang dilayang oleh sinar laser. Dalam skema ini, levitasi dimatikan saat eksperimen dimulai, sehingga bola atau manik-manik jatuh bebas. Gravitasi partikel materi gelap yang lewat akan sedikit mengganggu jalur objek yang jatuh bebas.

“Kami menggunakan gerakan benda sebagai sinyal kami,” kata Taylor. “Ini pada dasarnya berbeda dari setiap detektor fisika partikel di luar sana.”

Para peneliti menghitung bahwa serangkaian sekitar satu miliar sensor mekanis kecil yang didistribusikan melalui satu meter kubik diperlukan untuk membedakan partikel materi gelap yang sebenarnya dari partikel biasa atau sinyal listrik acak palsu atau “suara” yang memicu alarm palsu di sensor. Partikel subatom biasa seperti neutron (berinteraksi melalui gaya nongravitational) akan berhenti mati dalam satu detektor. Sebaliknya, para ilmuwan memperkirakan partikel materi gelap, yang melewati susunan seperti asteroid miniatur, akan secara gravitasi menggoyangkan setiap detektor yang dilewatinya, satu demi satu.

Kebisingan akan menyebabkan detektor individu bergerak secara acak dan independen, bukan secara berurutan, seperti yang dilakukan partikel materi gelap. Sebagai bonus, gerakan terkoordinasi dari miliaran detektor akan mengungkapkan arah yang dituju partikel materi gelap saat ia meluncur melalui array.

Untuk membuat begitu banyak sensor kecil, tim menyarankan agar para peneliti mungkin ingin meminjam teknik yang telah digunakan oleh industri smartphone dan otomotif untuk menghasilkan detektor mekanis dalam jumlah besar.

Berkat sensitivitas masing-masing detektor, para peneliti yang menggunakan teknologi tidak perlu membatasi diri pada sisi gelap. Versi skala yang lebih kecil dari eksperimen yang sama dapat mendeteksi gaya lemah dari gelombang seismik jauh serta dari lewatnya partikel subatom biasa, seperti neutrino dan foton tunggal berenergi rendah (partikel cahaya).

Percobaan skala kecil bahkan bisa berburu partikel materi gelap – jika mereka memberikan tendangan yang cukup besar ke detektor melalui gaya nongravitational, seperti yang diprediksi beberapa model, kata Carney.

“Kami menetapkan target ambisius untuk membangun detektor materi gelap gravitasi, tetapi R&D yang dibutuhkan untuk mencapai itu akan membuka pintu bagi banyak deteksi dan pengukuran metrologi lainnya,” kata Carney.

Para peneliti di institusi lain sudah mulai melakukan eksperimen pendahuluan menggunakan cetak biru tim NIST.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : https://totosgp.info/