De natuurkundige theorie suggereert dat het universum voor een groot deel bestaat uit een soort materie die niet uitzendt, licht absorberen of reflecteren, en kan daarom niet worden waargenomen met conventionele detectiemethoden. Dit soort zaken, donkere materie genoemd, is tot dusver nooit experimenteel waargenomen of gedetecteerd.

Het detecteren van donkere materie is tot nu toe een ongelooflijke uitdaging gebleken, toch zou het veel gemakkelijker kunnen zijn als dit soort materie zou worden geconcentreerd in macroscopische objecten. In feite, sommige natuurkundigen hebben gesuggereerd dat donkere materie, of op zijn minst een belangrijk onderdeel ervan, kan bestaan ​​uit compacte donkere objecten (CDO's), waarvan wordt aangenomen dat ze kleine niet-zwaartekrachtinteracties met normale materie vertonen.

Charles Horowitz en Rudolf Widmer-Schnidrig, twee onderzoekers van de Indiana University en het Black Forest Observatory (BFO) in Duitsland, respectievelijk, hebben onlangs een onderzoek uitgevoerd naar het gebruik van gravimeters om te zoeken naar compacte donkere materie-objecten (CDO's) in de aarde. hun papier, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , benadrukt het potentieel van het gebruik van supergeleidende gravimeters in de voortdurende zoektocht naar donkere materie.

"Een groot deel van het universum is gemaakt van onbekende donkere materie, Horowitz vertelde Phys.org. "In ons vorige werk, we zochten naar klompjes donkere materie, die we compacte donkere objecten noemen, CDO's, in neutronensterren of in de zon. Aangezien donkere materie zeer zwak kan interageren met normale materie, het kan zich in normale lichamen verplaatsen op manieren die conventionele materie niet kan."

De astrofysica-theorie suggereert dat donkere materie zwaartekrachtinteracties heeft met normale materie. Zoeken naar CDO's met behulp van tools die verschillen in zwaartekracht tussen de ene locatie en de andere kunnen detecteren, lijkt dus een veelbelovende optie.

Met dit in gedachten, Horowitz en Widmer-Schnidrig wilden het potentieel onderzoeken van het zoeken naar CDO's met behulp van gravimeters, zeer gevoelige apparaten die de versnelling die het gevolg is van de zwaartekracht met opmerkelijke nauwkeurigheid kunnen meten. Op aarde, de zwaartekrachtversnelling is ongeveer g(t) =9,8 m/s ² , terwijl een gravimeter veranderingen in dit aantal in het 12e cijfer tot ongeveer 12 cijfers kan meten (met een precisie van een deel per biljoen).

"Zwaartekracht van een CDO zal de waarde van g iets veranderen naarmate de CDO dichter bij of weg van de gravimeter komt, Horowitz zei. "We zoeken naar een tijdsafhankelijkheid van g(t) die verandert met de 55 minuten durende baan van de CDO binnen de aarde."

Horowitz en Widmer-Schnidrig berekenden dat CDO die in de binnenste kern van de aarde beweegt een omlooptijd van bijna 55 minuten zou hebben, en zou een tijdsafhankelijk signaal produceren in een gravimeter. De gegevens die ze verzamelden met behulp van supergeleidende gravimeters, echter, sluit de aanwezigheid van dergelijke objecten in de kern van de aarde uit, tenzij deze objecten een extreem lage massa of een kleine omloopstraal hebben.

In de toekomst, de onderzoekers willen hun onderzoek herhalen met gravimeters met een hogere gevoeligheid of met focus op andere hemellichamen. Hun werk zou ook fysici van andere instellingen over de hele wereld kunnen inspireren om soortgelijke experimenten uit te voeren met gravimeters.

"We hebben laten zien hoe we de gevoeligheid van gravimeters kunnen gebruiken om te zoeken naar een mogelijke vorm van donkere materie, Horowitz zei. "We hebben aangetoond dat zulke objecten zich niet binnen de aarde bewegen tenzij hun massa en orbitale straal erg klein is. In ons toekomstige werk, we zijn van plan om te proberen de gevoeligheid van onze zoektocht te verbeteren en mogelijk te zoeken naar CDO in andere zonnestelsellichamen."

© 2020 Wetenschap X Netwerk