นักวิทยาศาสตร์เสนอวิธีใหม่ในการค้นหาสสารมืด
นับตั้งแต่การค้นพบ สสารมืด ยังคงหลบเลี่ยงการตรวจจับของ นักวิทยาศาสตร์ อย่างต่อเนื่องแม้ว่าจะมีการทดลองเครื่องตรวจจับอนุภาคที่มีความไวสูงเป็นพิเศษหลายครั้งทั่วโลกในช่วงหลายทศวรรษก็ตามขณะนี้ นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC ของ Department of Energy(DOE) กำลังเสนอวิธีใหม่ในการค้นหาสสารมืดโดยใช้อุปกรณ์ควอนตัม
ซึ่งอาจได้รับการปรับแต่งตามธรรมชาติเพื่อตรวจจับสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่าสสารมืดที่ถูกทำให้ร้อนการทดลองสสารมืดส่วนใหญ่จะตามล่าหาสสารมืดในกาแลคซีซึ่งพุ่งเข้ามายังโลกโดยตรงจากอวกาศ แต่มีอีกชนิดหนึ่งที่อาจแขวนอยู่รอบโลกมานานหลายปี รีเบคก้า ลีน
นักฟิสิกส์ของ SLAC ซึ่งเป็นผู้เขียนการศึกษาครั้งใหม่กล่าว “สสารมืดเข้าสู่โลก เด้งไปรอบ ๆ มากมายและในที่สุดก็ถูกสนามโน้มถ่วงของโลกติดอยู่” Leane นักศึกษาปริญญาเอก SLAC Anirban Das กล่าว โดยนำมันเข้าสู่สมดุลที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการทำให้ร้อน
เมื่อเวลาผ่านไปสสารมืดที่ถูกทำให้ร้อนนี้ก่อตัวขึ้นจนมีความหนาแน่นสูงกว่าอนุภาคดาราจักรที่หลวมๆ เพียงไม่กี่อนุภาค ซึ่งหมายความว่ามันมีแนวโน้มที่จะชนกับเครื่องตรวจจับมากกว่าน่าเสียดายที่สสารมืดที่ถูกทำให้ร้อนเคลื่อนที่ช้ากว่าสสารมืดในกาแลคซีมาก
ซึ่งหมายความว่ามันจะให้พลังงานน้อยกว่าสสารมืดในกาแลคซีมากซึ่งน่าจะน้อยเกินกว่าที่เครื่องตรวจจับแบบเดิมจะมองเห็นได้ความเป็นไปได้ในการตรวจจับควอนตัมด้วยเหตุนี้ Leane และเพื่อนนักศึกษาหลังปริญญาเอก SLAC Anirban Das จึงติดต่อ Noah Kurinsky นักวิทยาศาสตร์เจ้าหน้าที่ของ SLAC และผู้นำห้องปฏิบัติการแห่งใหม่ที่มุ่งเน้นการตรวจจับสสารมืดด้วยเซ็นเซอร์ควอนตัม
ซึ่งกำลังคิดเกี่ยวกับปริศนา: แม้ว่าตัวนำยิ่งยวดก็ตาม เย็นลงจนเหลือศูนย์สัมบูรณ์ดึงพลังงานทั้งหมดออกจากระบบ และสร้างสถานะควอนตัมที่เสถียร ด้วยวิธีใดก็ตามพลังงานจะกลับเข้ามาและรบกวนสถานะควอนตัม
โดยทั่วไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าเป็นเพราะระบบทำความเย็นที่ไม่สมบูรณ์หรือแหล่งความร้อนในสิ่งแวดล้อม Kurinksy กล่าว แต่อาจมีอีกเหตุผลหนึ่ง เขากล่าวว่า “จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเรามีระบบเย็นสมบูรณ์แบบจริงๆ และเหตุผลที่เราไม่สามารถทำให้เย็นลงได้อย่างมีประสิทธิภาพก็เพราะมันถูกโจมตีด้วยสสารมืดอยู่ตลอดเวลา”
Das, Kurinsky และ Leane สงสัยว่าอุปกรณ์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดสามารถออกแบบใหม่ให้เป็นเครื่องตรวจจับสสารมืดที่ให้ความร้อนได้หรือไม่ ตามการคำนวณพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการเปิดใช้งานเซ็นเซอร์ควอนตัมนั้นต่ำเพียงพอประมาณหนึ่งในพันของอิเล็กตรอนโวลต์ที่สามารถตรวจจับสสารมืดของกาแล็กซีพลังงานต่ำได้ เช่นเดียวกับอนุภาคของสสารมืดที่ให้ความร้อนที่แขวนอยู่รอบโลก
แน่นอนว่านั่นไม่ได้หมายความว่าสสารมืดจะต้องถูกทำให้อุปกรณ์ควอนตัมที่หยุดชะงัก เพียงแต่ว่าเป็นไปได้เท่านั้น ขั้นตอนต่อไปลีนและคูรินสกีกล่าวว่า คือการพิจารณาว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนอุปกรณ์ควอนตัมที่มีความละเอียดอ่อนให้เป็นเครื่องตรวจจับสสารมืดได้หรือไม่และอย่างไร
ด้วยเหตุนี้ มีบางสิ่งที่ต้องพิจารณา สำหรับผู้เริ่มต้นอาจมีวัสดุที่ดีกว่าในการทำอุปกรณ์ “เรากำลังมองหาอะลูมิเนียมตั้งแต่แรกและนั่นอาจเป็นเพราะนั่นอาจเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติดีที่สุดที่เคยใช้สำหรับเครื่องตรวจจับมาจนถึงตอนนี้” ลีนกล่าว “แต่อาจกลายเป็นว่าสำหรับช่วงมวลที่เรากำลังดูอยู่และประเภทของเครื่องตรวจจับที่เราต้องการใช้ บางทีอาจมีวัสดุที่ดีกว่า”
นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่สสารมืดที่ได้รับความร้อนจะไม่โต้ตอบกับอุปกรณ์ควอนตัมแบบเดียวกับที่สงสัยว่าสสารมืดในกาแลคซีจะมีปฏิกิริยากับอุปกรณ์ตรวจจับโดยตรง Leane กล่าว “ในการศึกษานี้ เราแค่คิดถึงกรณีง่ายๆ ที่สสารมืดเข้ามาและกระเด้งออกจากเครื่องตรวจจับโดยตรง แต่มันสามารถทำสิ่งอื่นๆ ได้อีกมากมาย” ตัวอย่างเช่น อนุภาคอื่นๆ
อาจมีปฏิกิริยากับสสารมืดซึ่งเปลี่ยนวิธีการกระจายอนุภาคในเครื่องตรวจจับ “นี่คือหนึ่งในสิ่งดีๆ ของการอยู่ที่ SLAC” ลีนกล่าว “เรามีกลุ่มที่หลากหลายที่ทำงานเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันมากมาย และฉันรู้สึกว่าโครงการนี้เป็นการทำงานร่วมกันที่ดีจริงๆ ของการวิจัยที่ SLAC”
.
ที่มา : https://scitechdaily.com/scientists-propose-new-way-to-search-for-dark-matter