Uzaydaki Atomik Saatler: Karanlık Maddenin Sırlarını Ortaya Çıkarmanın Yeni Yolu
Nature Astronomy dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmaya göre, Merkür’ün yörüngesinde ve Güneş’e çok yakın bir uzay aracında bulunan atomik bir saatin incelenmesi, karanlık maddenin doğasını ortaya çıkarmanın püf noktası olabilir.
Karanlık madde evrendeki kütlenin yüzde 80’inden fazlasını oluşturuyor, ancak onlarca yıllık deneysel çabalara rağmen şimdiye kadar Dünya’da tespit edilmekten kaçındı. Bu aramaların kilit bir bileşeni, herhangi bir zamanda dedektörden geçen karanlık madde parçacıklarının sayısını ve dolayısıyla deneysel hassasiyeti belirleyen karanlık maddenin yerel yoğunluğuna ilişkin bir varsayımdır. Bazı modellerde bu yoğunluk genellikle varsayılandan çok daha yüksek olabilir ve karanlık madde bazı bölgelerde diğerlerine kıyasla daha fazla yoğunlaşabilir.
Deneysel araştırmaların önemli bir sınıfı atomlar ya da çekirdekler kullanılarak yapılanlardır, çünkü bunlar karanlık madde sinyallerine karşı inanılmaz bir hassasiyete ulaşmıştır. Bu kısmen mümkündür, çünkü karanlık madde parçacıkları çok küçük kütlelere sahip olduklarında, doğanın sabitlerinde salınımlara neden olurlar. Bu salınımlar, örneğin elektronun kütlesinde ya da elektromanyetik kuvvetin etkileşim gücünde, atomların ve çekirdeklerin geçiş enerjilerini tahmin edilebilir şekillerde değiştirir.
Deneysel araştırmaların önemli bir sınıfı atomlar ya da çekirdekler kullanılarak yapılanlardır, çünkü bunlar karanlık madde sinyallerine karşı inanılmaz bir hassasiyete ulaşmıştır. Bu kısmen mümkündür, çünkü karanlık madde parçacıkları çok küçük kütlelere sahip olduklarında, doğanın sabitlerinde salınımlara neden olurlar. Bu salınımlar, örneğin elektronun kütlesinde ya da elektromanyetik kuvvetin etkileşim gücünde, atomların ve çekirdeklerin geçiş enerjilerini tahmin edilebilir şekillerde değiştirir.
Bu sinyaller, atomlardaki farklı durumların geçişlerinde yayılan fotonların frekansını dikkatlice ölçerek çalışan atomik saatler tarafından alınabilir. Saat deneyinin çevresindeki ultra hafif karanlık madde bu frekansları değiştirebilir, çünkü karanlık maddenin salınımları foton enerjisini hafifçe artırır ve azaltır.
Eby, “Deneyin çevresinde ne kadar çok karanlık madde varsa, bu salınımlar o kadar büyük olur, bu nedenle sinyali analiz ederken karanlık maddenin yerel yoğunluğu çok önemlidir” dedi.
Araştırmacılar, Güneş’in yakınındaki karanlık maddenin kesin yoğunluğu iyi bilinmese de, nispeten düşük hassasiyetli bir araştırmanın bile önemli bilgiler sağlayabileceğini savunuyor.
Karanlık maddenin yoğunluğu Güneş Sistemi’nde yalnızca gezegen yörüngeleri hakkındaki bilgilerle sınırlandırılmıştır. Güneş ile Güneş’e en yakın gezegen olan Merkür arasındaki bölgede neredeyse hiçbir kısıtlama yoktur. Dolayısıyla bir uzay aracında yapılacak bir ölçüm, bu modellerde karanlık maddeye ilişkin dünya lideri sınırları hızla ortaya çıkarabilir.
Teorilerini test edecek teknoloji zaten mevcut. Eby, 2018’den bu yana kalkan yardımıyla çalışan NASA Parker Solar Probe’un Güneş’e tarihteki tüm insan yapımı araçlardan daha fazla yaklaştığını ve şu anda Merkür’ün yörüngesinde çalıştığını, bir yıl içinde Güneş’e daha da yaklaşmayı planladığını söylüyor.
Uzaydaki atomik saatler, karanlık maddeyi aramak dışında pek çok nedenden ötürü zaten iyi motive edilmiş durumda.
“Gelecekte Mars’a yapılacak olası görevler de dahil olmak üzere uzun mesafeli uzay görevleri, uzaydaki atomik saatlerin sağlayacağı gibi olağanüstü zaman ölçümü gerektirecektir. Parker Solar Probe’a çok benzer bir koruma ve yörüngeye sahip, ancak bir atom saati aparatı taşıyan gelecekteki olası bir görev, aramayı gerçekleştirmek için yeterli olabilir” dedi.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Derleyen: Figen Berber