Gravitatiegolfdetectoren kunnen mogelijk veel meer detecteren dan zwaartekrachtgolven. Volgens een nieuwe studie, ze zouden mogelijk ook donkere materie kunnen detecteren, als donkere materie is samengesteld uit een bepaald soort deeltje dat een 'donker foton' wordt genoemd. In de toekomst, Wetenschappers van LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) zijn van plan een zoektocht naar donkere fotonen uit te voeren, die bepaalde voorheen onontgonnen gebieden van de donkere fotonparameterruimte zal omvatten.

Een team van natuurkundigen, Aaron Pierce, Keith Riels, en Yue Zhao van de Universiteit van Michigan, hebben hun voorstel gerapporteerd voor het gebruik van zwaartekrachtgolfdetectoren om naar donkere materie te zoeken in een recent artikel gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

"Dit voorstel vormt een mooie brug tussen het nieuw geboren veld van de astronomie van zwaartekrachtgolven en dat van de deeltjesfysica, "Zhao vertelde Phys.org . "Zonder enige wijziging, een zwaartekrachtgolfdetector kan worden gebruikt als een zeer gevoelige directe detector van donkere materie, met het potentieel voor een ontdekking van donkere materie van vijf sigma."

Zoals de natuurkundigen in hun paper uitleggen, als donkere fotonen een zeer lichte massa hebben, dan kunnen ze worden beschouwd als een oscillerend achtergrondveld, met de trillingsfrequentie bepaald door hun massa. Gravitatiegolfdetectoren zouden deze oscillaties mogelijk kunnen detecteren omdat de oscillaties van invloed kunnen zijn op testobjecten die in de zwaartekrachtgolfdetectoren zijn geplaatst. Bijvoorbeeld, als twee testobjecten op verschillende posities in de detector verschillende verplaatsingen ondergaan, dit verschil kan te wijten zijn aan de relatieve fase van de oscillaties van het donkere fotonveld op deze verschillende posities.

De natuurkundigen verwachten dat beide huidige op aarde gebaseerde zwaartekrachtgolfdetectoren zoals LIGO, evenals toekomstige zwaartekrachtgolfdetectoren in de ruimte, zoals LISA (Laser Interferometer Space Antenna), zal de mogelijkheid hebben om te zoeken naar donkere foton donkere materie. Het gebruik van meer dan één detector zou kruiscontrole en een betere gevoeligheid mogelijk maken.

In de toekomst, de wetenschappers zijn van plan om te werken aan de verdere ontwikkeling van de nieuwe zoekmethode voor donkere materie en om precies te bepalen wat voor soort signaal een zwaartekrachtgolfdetector zou ontvangen als een donker foton in de buurt zou zijn.

"We zijn van plan om dit werk veel verder te brengen dan een theoretisch voorstel, "Zei Zhao. "Eerst, we zijn van plan de data-analyse uit te voeren met behulp van een vereenvoudigd signaalmodel en een eenvoudig zoekalgoritme. Daarna zullen we onze zoekmethode geleidelijk verfijnen en een gedetailleerde simulatie van de signaal- en detectorrespons opnemen."

© 2018 Fys.org