I rilevatori di onde gravitazionali potrebbero essere in grado di rilevare molto di più delle onde gravitazionali. Secondo un nuovo studio, potrebbero anche potenzialmente rilevare la materia oscura, se la materia oscura è composta da un particolare tipo di particella chiamata "fotone oscuro". Nel futuro, Gli scienziati del LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) intendono implementare una ricerca di fotoni oscuri, che includerà alcune regioni precedentemente inesplorate dello spazio dei parametri dei fotoni oscuri.

Un team di fisici, Aaron Pierce, Keith Riles, e Yue Zhao dell'Università del Michigan, hanno riportato la loro proposta per l'utilizzo di rilevatori di onde gravitazionali per la ricerca di materia oscura in un recente articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica .

"Questa proposta fa da ponte tra il campo appena nato dell'astronomia delle onde gravitazionali con quello della fisica delle particelle, "Zhao ha detto Phys.org . "Senza alcuna modifica, un rivelatore di onde gravitazionali può essere utilizzato come rivelatore diretto di materia oscura molto sensibile, con il potenziale per una scoperta a cinque sigma della materia oscura".

Come spiegano i fisici nel loro articolo, se i fotoni oscuri hanno una massa molto leggera, allora si può ritenere che si comportino come un campo di fondo oscillante, con la frequenza di oscillazione determinata dalla loro massa. I rilevatori di onde gravitazionali potrebbero potenzialmente rilevare queste oscillazioni perché le oscillazioni possono influenzare gli oggetti di prova posizionati nei rilevatori di onde gravitazionali. Per esempio, se due oggetti di prova situati in posizioni diverse nel rilevatore subiscono spostamenti diversi, questa differenza può essere dovuta alla fase relativa delle oscillazioni del campo di fotoni oscuri in queste diverse posizioni.

I fisici si aspettano che entrambi presentino rilevatori di onde gravitazionali terrestri come LIGO, così come i futuri rivelatori di onde gravitazionali spaziali come LISA (Laser Interferometer Space Antenna), avrà la capacità di cercare la materia oscura del fotone oscuro. L'utilizzo di più di un rilevatore consentirebbe il controllo incrociato e una migliore sensibilità.

Nel futuro, gli scienziati hanno in programma di lavorare per sviluppare ulteriormente il nuovo metodo di ricerca della materia oscura e determinare esattamente quale tipo di segnale riceverebbe un rivelatore di onde gravitazionali se un fotone oscuro si trovasse nelle vicinanze.

"Abbiamo in programma di spingere questo lavoro ben oltre una proposta teorica, " Zhao ha detto. "In primo luogo, intendiamo eseguire l'analisi dei dati utilizzando un modello di segnale semplificato e un algoritmo di ricerca diretto. Quindi perfezioneremo gradualmente il nostro metodo di ricerca e includeremo una simulazione dettagliata del segnale e della risposta del rivelatore".

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