어두운 재료를 찾는 새로운 도구는 아무것도 파헤치지 않습니다.


최강이라도 블랙홀의 먼 충돌에 의해 생성된 행성을 통과하는 중력파는 지구 표면의 1마일마다 원자 직경의 1000분의 1만큼 늘어납니다. 시공의 구조에서 이러한 파문이 얼마나 작은지를 상상하기는 어렵지만, 이들을 검출하는 것은 말할 필요도 없다. 그러나 2016년 물리학자들이 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)라고 불리는 장비를 구축하고 미세 조정하는 데 수십 년을 보냈다.

현재 100개 가까이의 중력파가 기록되어 있어 보이지 않는 블랙홀의 풍경이 펼쳐지고 있습니다. 그러나 그것은 이야기의 일부일 뿐입니다.

중력파 검출기는 몇몇 사이드 기그를 줍고 있습니다.

캘리포니아 공과 대학의 물리학자인 라나 아디칼리는 다음과 같이 말합니다.

이들 검출기의 극단적인 감도에 의해 영감을 얻어, 연구자들은 다른 어쩔 수 없는 현상을 찾기 위해 그들을 사용하는 방법을 고안합니다: 특히 암흑 물질, 은하를 함께 유지하는 비 발광 물질.

12월, 카디프 대학의 HartmutGrote가 이끄는 팀이 다음과 같이 보고했습니다. 자연 그들은 중력파 검출기를 사용하여 스칼라 필드의 암흑 물질을 찾고 있었다는 것입니다. 이것은 은하 안이나 주위의 질량 누락의 덜 알려진 후보입니다. 팀은 신호를 찾을 수 없으며 스칼라 필드 암흑 물질 모델의 대규모 클래스를 제외했습니다. 이제는 정상 물질에 매우 약하게 영향을 미치는 경우에만 존재할 수 있습니다.

“이것은 매우 훌륭한 결과입니다.”라고 연구에 관여하지 않았던 미시간 대학의 중력파 천문학자인 키스 릴즈는 말했다.

몇 년 전까지 암흑 물질의 주요 후보는 다른 소립자와 마찬가지로 움직임이 느리고 상호 작용이 약한 입자였습니다. 일종의 무거운 중성미자입니다. 그러나 이러한 소위 WIMP의 실험적 검색은 빈손으로 계속 진행되고 있으며 수많은 선택의 여지가 있습니다.

캘리포니아 공과 대학의 이론 물리학자인 캐슬린 즐렉은 다음과 같이 말합니다.

1999년에, 3명의 물리학자는, 암흑 물질은, 우주에 침투하는 에너지의 장으로서, 매우 가볍고 다수의 입자로 되어 있을 가능성이 있다고 제안했습니다. 이 “스칼라 필드”는 공간의 각 지점에 값이 있으며, 그 값은 특징적인 주파수에서 진동합니다.

스칼라 필드의 암흑 물질은 다른 입자의 특성과 기본적인 힘을 미묘하게 바꿀 것입니다. 예를 들어, 전자의 질량과 전자기력의 강도는 스칼라 필드의 진동 진폭으로 진동합니다.

수년 동안 물리학자들은 중력파 검출기가 그러한 편차를 찾을 수 있는지 궁금해했습니다. 이러한 검출기는 간섭 방법이라고 하는 접근법을 사용하여 약간의 교란을 감지합니다. 우선, 레이저광은 「빔 스플리터」에 들어갑니다. 빔 스플리터는 빛을 나누고 L 암과 같이 서로 직각으로 두 방향으로 빔을 보냅니다. 빔은 두 팔의 끝에 있는 거울에서 반사한 다음 L 힌지와 재결합합니다. 예를 들어, 통과하는 중력파로 인해 돌아오는 레이저 빔이 동기화되지 않게 되면 간섭계의 한 팔이 짧아지고 다른 팔이 수축합니다. 이것은 어두운 줄무늬와 밝은 줄무늬의 명확한 간섭 패턴을 형성합니다.

스칼라 필드의 암흑 물질은 빔을 동기화에서 제거하고 간섭 패턴을 일으킬 수 있습니까? “일반적인 사고 방식”과 Grote는 왜곡이 양팔에 똑같이 영향을 미치고 상쇄된다는 것이었다. 그러나 2019년에 Grote는 깨달았습니다. “어느 아침, 일어나자 갑자기 아이디어가 떠올랐습니다. 빔 스플리터는 우리가 필요로하는 것입니다.”

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