Professori di fisica Andrei Derevianko, sinistra, e Geoff Blewitt dell'Università del Nevada, Reno College of Science, spiegare la loro ricerca per scoprire come rilevare la materia oscura, e infine definire più accuratamente di che tipo di particella si tratta. Credito:Mike Wolterbeek, Università del Nevada, Reno
Un professore che studia la terra e uno che studia lo spazio si sono uniti nel tentativo di rilevare e definire la materia oscura. Sono un passo più vicini. Utilizzando 16 anni di dati d'archivio dai satelliti GPS che orbitano attorno alla terra, l'Università del Nevada, Reno squadra, Andrei Derevianko e Geoff Blewitt al College of Science, cercato grumi di materia oscura a forma di pareti o bolle e che si estendessero ben oltre le orbite GPS, il sistema solare e non solo.
Un articolo scientifico del lavoro del team è stato appena pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura e giusto in tempo per il Giorno della Materia Oscura, 31 ottobre. La materia oscura costituisce l'85 percento di tutta la materia nell'universo. Mentre ci sono molteplici prove astrofisiche per la materia oscura, la sua natura rimane un grande mistero. Sono state ipotizzate molte forme di materia oscura, la loro è che questa forma di materia oscura, derivanti da campi quantistici ultraleggeri, formerebbero oggetti macroscopici.
"Siamo un altro passo avanti verso la scoperta di come rilevare la materia oscura, e in definitiva per definire più accuratamente di cosa si tratta, che tipo di particella è", ha detto Derevianko. "Esaminando questi dati d'archivio, non abbiamo trovato prove per pareti di dominio di materia oscura ultraleggera al nostro attuale livello di sensibilità. Però, questa ricerca esclude una vasta regione di possibilità per questo tipo di modelli di materia oscura".
Il team si è concentrato sui campi ultraleggeri che potrebbero causare variazioni nelle costanti fondamentali della natura, come le masse di elettroni, quark e cariche elettriche. Le variazioni potrebbero portare a cambiamenti nei livelli di energia atomica, che può essere misurabile monitorando le frequenze atomiche. È qui che entrano in gioco i satelliti GPS. La navigazione del sistema di posizionamento globale si basa su segnali di temporizzazione di precisione forniti da orologi atomici.
"Geoff ha utilizzato gli orologi atomici sui satelliti GPS nel suo lavoro geodetico - misurando il sollevamento delle placche tettoniche, la forma della terra, terremoti, livelli globali del mare, quindi ha familiarità con la precisione del sistema, " Ha detto Derevianko. "Ho lavorato alla creazione di orologi atomici più precisi. Ci siamo resi conto che il sistema GPS poteva essere utilizzato per rilevare e ascoltare la materia oscura che ci attraversava.
"Invece di spendere miliardi di dollari per eliminare alcuni plausibili modelli di materia oscura, abbiamo riproposto questi strumenti comuni (orologi atomici GPS) che usiamo ogni giorno per eseguire operazioni di base, scienza fondamentale per cercare le risposte a questo grande mistero - per ideare il nostro rilevatore di materia oscura delle dimensioni di un pianeta".
A tutta velocità attraverso la galassia
La Terra sta accelerando attraverso l'alone di materia oscura della Via Lattea a 300 chilometri al secondo o un millesimo della velocità della luce. E si stima che gli ammassi di materia oscura impiegheranno 3 minuti per attraversare la costellazione GPS.
"È come un muro che si muove attraverso una rete di orologi provocando un'ondata di glitch dell'orologio atomico che si propaga attraverso il sistema GPS a velocità galattiche, "Derevianko, un professore di fisica quantistica, disse. "L'idea è che quando il gruppo si sovrappone a noi, attira le masse delle particelle e le forze che agiscono tra le particelle. Intendiamoci, questa attrazione è davvero debole, altrimenti l'avremmo notato. Però, dispositivi ultrasensibili come gli orologi atomici potrebbero essere sensibili a tali spinte".
Hanno cercato i modelli previsti di glitch dell'orologio, come la terra, e i satelliti, spostato attraverso l'alone di materia oscura nella galassia. I dati provenivano dai 32 satelliti nel 31, Rete GPS larga 000 miglia e apparecchiature GPS a terra, ogni 30 secondi per 16 anni. Il team ha utilizzato dati provenienti da fonti di tutto il mondo e in particolare dal Jet Propulsion Laboratory.
"Quello che cercavamo erano grumi di materia oscura a forma di pareti, utilizzando un modello che - se esiste - avrebbe collisioni che si evidenziano in irregolarità nei segnali dell'orologio atomico, "Benjamin Roberts, associato post-dottorato e autore principale per il documento Nature, disse. "Anche se non ci sono prove definitive dopo aver esaminato 16 anni di dati, potrebbe essere che l'interazione sia più debole o che i difetti si incrocino con la Terra meno spesso. Alcuni indicatori indicano che potrebbe essere un difetto più piccolo".