Karanlık madde, ışığı yaymayan, yansıtmayan veya emmeyen, ancak evrenin kütlesinin çoğunu hesaba kattığı tahmin edilen zor bir madde türüdür. Geleneksel deneysel teknikler kullanılarak tespit edilemeyeceği ve incelenemediği için, karanlık maddenin doğası ve bileşimi henüz ortaya çıkarılmamıştır.
En umut verici karanlık madde adaylarından biri (yani, karanlık maddenin yapılabileceği varsayımsal parçacıklar) akslardır. Teori, eksenlerin belirli koşullar altında ışık parçacıklarına (yani fotonlar) dönüşebileceğini ve bu da sofistike ekipman tarafından alınabilecek sinyaller üretebileceğini düşündürmektedir.
Büyük manyetik alanlara sahip nötron yıldızlarını çevreleyenler gibi güçlü manyetik alanlarda (yani manyetarlar), eksenlerin fotonlara dönüştürülmesinin, güçlü toprak bazlı veya boşluk tabanlı radyo teleskopları kullanılarak tespit edilebilecek zayıf radyo sinyalleri ürettiği tahmin edilmiştir.
Lizbon ve diğer enstitülerin politeknik enstitüsündeki araştırmacılar, bu radyo sinyallerinin bazılarının, manyetar manyetosferlerdeki eksenler ve plazma arasındaki etkileşimler, manyetik alanların hakim olduğu nötron yıldızlarının etrafındaki bölgeler nedeniyle uzay boyunca seyahat etmeden önce kaybolabileceğini gösterdiler.
Makaleleri, yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektuplarıradyo teleskoplarını kullanarak karanlık madde eksenlerini tespit etmeyi amaçlayan stratejilerin geliştirilmesini bilgilendirebilir.
Instituto Superior de Enjenharia de Lisboa’da yardımcı doçent ve gazetenin ilk yazarı Hugo Terças, CEİD’a verdiği demeçte, “Çalışmamız ortak yazarlarımla konuşmalarla başladı” dedi.
“Aksların temelde bir plazmada kolektif ‘dalgalar’ olan plazmonlarla nasıl etkileşime girebileceğine dair fikirler etrafında duruyorduk. Aralarında bir konuşmanın gerçekleşebileceğini fark ettikten sonra, bir sonraki mantıklı adım, bunun oynayabileceği evrende mükemmel bir yeri bulmaktı.”
Eksenlerin plazma ile etkileşime girebileceği olası koşulları tartıştıktan sonra, araştırmacılar manyetarları çevrelemesi beklenen aşırı ortamı belirlediler. Magnetosfer olarak bilinen bu bölge, sonuçta fikirlerini test edebilecekleri ideal bir senaryo sundu.
Terças, “Önceki araştırmacıların uzak bir flütten (Axion sinyali) belirli bir not dinlediğini hayal edin.”
“Bu notun ne kadar yüksek olması gerektiğini hesapladılar. Çalışmamız flütün bir sızıntıya sahip olduğunu keşfetti. Ses bize ulaşmadan önce, bir kısmı (burada, eksenler) bu sızıntıdan sessizleşen ve duyulamayan farklı bir enstrümana kaçıyor (Plazmons). Duymaya çalıştığımız not hesaplanan herkesten çok daha sessiz.
Esasen, Terças ve meslektaşları, plazmonlarla etkileşimler (yani plazma partikülleri) nedeniyle aksların fotonlara dönüştürülmesiyle ilişkili sinyallerin ne ölçüde “sızacağını” ölçmeyi amaçlayan kapsamlı bir analiz yaptılar.
Bulguları, bu sızıntıyı hesaba katarken, uzayda seyahat eden sinyallerin başlangıçta tahmin edilenden çok daha pahallı olacağını, yani radyo teleskoplarının şimdi onları almak için olduğundan çok daha hassas olması gerekeceğini göstermektedir.
Terças, “İşimizin en heyecan verici kısmının bu temel mekanizmanın ne kadar evrensel olduğuna inanıyorum.” Dedi. “Bunu karanlık madde ve manyetarların aşırı bağlamında keşfettik, ancak tüm fiziğin her yerinde ortaya çıkan temel bir süreç. Tokamaks adı verilen çörek şeklindeki reaktörlerde mükemmel bir örnek nükleer füzyon araştırmasında.
“Bilim adamları plazmayı ısıtmak için bu aynı prensibi kullanıyor: Plazma dalgalarına dönüşen ve enerjilerini biriktirerek sistemi ısıtarak elektromanyetik dalgalara ışınlarlar. Bu aynı fizik!”
İlginç bir şekilde, araştırmacılar tarafından tarif edilen plazmon etkileşime bağlı etki, karanlık madde fiziğinin ötesinde diğer konularla da ilgili olabilir. Aslında, makaleleri çok çeşitli fiziksel sistemlerde enerji dönüşümünün anlayışını şekillendirebilecek yeni bir çerçeve sunuyor.
Terças, “Çalışmamız temel fizik görünüşte ilgisiz alanları nasıl birbirine bağladığını gösteriyor.” Dedi. “Gelecekteki araştırmalar için en büyük planımız senaryoyu tamamen çevirmek. Şu anda, radyo teleskoplarıyla yapılan arama pasiftir – ekonomiler bize bir sinyal göndermek için uzak bir yıldızın bekliyor. Pasif dinleyici olmaktan aktif yaratıcılara geçmek istiyoruz.”
Gelecekteki çalışmalarının bir parçası olarak, Terças ve meslektaşları da laboratuvarların içindeki aksları başarılı bir şekilde gerçekleştirmeyi umuyorlar. Bu çabada başarılı olmak için, önce bir tür “sentetik” plazma yaratmaları gerekir.
Terças, “‘Sentetik’ bir plazma, bir manyetarın manyetosferinin aşırı koşullarını taklit eden, ancak bir masa üstü üzerinde tasarlanan tasarlanmış bir malzemedir.”
Diyerek şöyle devam etti: “Bu, çevreye ince ayar yapmamıza ve keşfettiğimiz bu dönüşüm mekanizmasıyla ortaya çıkmaya yardımcı olmak için mükemmel koşulları yaratmamıza izin verecektir. Onlar için avlanmanın çok daha doğrudan bir yolu.”
Sadie Harley tarafından düzenlenen yazarımız Ingrid Fadelli tarafından sizin için yazılmış ve gerçek kontrol ve Robert Egan tarafından gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
