science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Natuurkundigen stellen voor om atoomklokken van het GPS-netwerk te gebruiken om exotische ultralichte velden te detecteren

Effect van dispersie op het verwachte ELF-signaal bij een precisiekwantumsensor. Een schema van de productie, propagatie en detectie van een ELF-golfpakket (in rood weergegeven). Een BBH-fusie (links) zendt een uitbarsting van ELF's en zwaartekrachtsgolven uit. Terwijl de ELF-burst zich voortplant met de groepssnelheid vg ≲ c naar de detector (rechts), het blijft achter bij de uitgezonden zwaartekrachtsgolven, die zich voortplanten op c. Aangezien de meer energetische ELF-componenten zich sneller voortplanten, het gedetecteerde ELF-golfpakket vertoont een karakteristieke frequentiechirp, weergegeven door het golfpakket rechts. Credit: Natuurastronomie (2020). DOI:10.1038/s41550-020-01242-7

Een team van natuurkundigen uit de V.S., Polen en Duitsland stellen voor om kwantumsensornetwerken te gebruiken, zoals atoomklokken van het GPS-netwerk of sensoren van de Gnome-samenwerking (een netwerk van afgeschermde atomaire magnetometers bestaande uit 13 strategisch geplaatste stations op vier continenten - die elk zijn uitgerust met een magnetometer die heeft een subpicotesla-gevoeligheid) om exotische ultralichte velden (ELD's) te detecteren. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie , de groep beschrijft theoretische berekeningen om de soorten signalen te voorspellen waaruit ELD's kunnen bestaan ​​en hoe ze kunnen worden gedetecteerd.

In de afgelopen jaren, multi-messenger astronomie is ontstaan ​​als een middel om signalen van bepaalde astrofysische gebeurtenissen te bestuderen, zoals het samensmelten van zwarte gaten, die energie vrijgeven in de vorm van signalen die door de uitgestrektheid van de ruimte reizen. Astronomie met meerdere berichten houdt in dat verschillende soorten telescopen en sensoren op hetzelfde punt worden gefocust om de verschillende soorten signalen te detecteren die door dezelfde gebeurtenis worden geproduceerd.

De onderzoekers met deze nieuwe poging merken op dat natuurkundigen veel vragen hebben over dergelijke signalen, een daarvan is of theorieën over exotische velden met lichtkwanta geldig zijn. Ze merken op dat om zulke theorieën geloofwaardig te maken, fysiek bewijs moet worden gevonden. Daartoe, ze suggereren dat kwantumsensornetwerken waarschijnlijk het werk zouden kunnen doen. Ze laten zien dat bestaande sensoren sterk genoeg kunnen zijn om ELD's te detecteren. Ze suggereren verder dat ELD's geproduceerd door astrofysische gebeurtenissen kunnen worden gedetecteerd door bestaande sensoren die voor andere toepassingen worden gebruikt. Hun wiskunde suggereert dat de snelheden en afstanden van zwaartekrachtsgolfbronnen, hun vertragingen en signaalamplitudes zouden van het type kunnen zijn dat bestaande systemen zoals de atoomklokken van het GPS-netwerk of het Gnome-netwerk kunnen detecteren. Dus, ze suggereren verder dat dergelijke systemen zouden kunnen werken als ELF-telescopen met de mogelijkheid om een ​​grote verscheidenheid aan ELD-bursts te detecteren.

© 2020 Wetenschap X Netwerk