Por quase um século, os cientistas de todo o mundo estão procurando material escuro – esta é uma substância invisível que se acredita em massa mais de 80 % do universo e precisa explicar vários eventos físicos. Muitos métodos que podem ser emitidos no espaço, desde a pesquisa até a radiação cósmica, da tentativa de produzi -la em aceleradores de partículas. No entanto, hoje, as características básicas deste tópico raramente são conhecidas. Embora funcione em segundo plano, acredita -se que a substância escura afete a substância visível, mas de tal maneira que eles não podem ser diretamente medidos diretamente.
Os cientistas acreditam que, se um relógio nuclear for desenvolvido – aquele que usa o núcleo atômico para medir o tempo com a precisão final – mesmo as menores irregularidades em seu carrapato podem revelar o efeito da matéria escura. No ano passado, os físicos da Alemanha e do Colorado fizeram progresso na criação desse relógio nacional usando o material radioativo tório -222. Quando pesquisadores do grupo teórico de física do professor Gilad Perez aprenderam sobre essa conquista no Wazman Institute of Science, eles reconheceram uma nova oportunidade de mover a busca por substâncias sombrias antes de se transformar em um relógio nuclear totalmente eficaz. Eles publicaram recentemente uma pesquisa em colaboração com a equipe alemã Revisão física x O tório -229 oferece uma abordagem sofisticada para detectar os efeitos da matéria escura nas características do núcleo.
É necessário o tempo certo para manter uma velocidade suave e consistente para empurrar o bebê em um balanço, um núcleo nuclear também possui uma frequência de oscilação favorável, conhecida como frequência de ressonância na física. Obviamente, nessa frequência, a radiação pode “balançar” o núcleo como pendente em dois estados quânticos: um estado fundamental e um estado de alta potência. Na maioria dos materiais, essa frequência de ressonância é alta, é necessária uma forte radiação para estimular o núcleo. No entanto, em 1976, os cientistas descobriram que o tório -229, o programa nuclear dos EUA, era uma exceção rara. Sua ressonância natural usando radiação ultravioleta relativamente fraca é bastante baixa o suficiente para ser fugida pela tecnologia padrão a laser. Era um candidato prometido para o desenvolvimento do relógio atômico de tório -222, no qual o núcleo foi medido por “balançando” no estado quântico como o pendente em um relógio tradicional.
“Um relógio atômico será o identificador final – é capaz de 10 trilhões de forças sensíveis vulneráveis da gravidade, com uma resolução de 100.000 vezes a busca pela substância escura de hoje”
No entanto, o progresso do relógio nuclear na primeira fase foi interrompido, enquanto os cientistas tentaram medir a frequência de ressonância de tório -221 com a maior precisão. Para determinar a frequência de ressonância do núcleo, os físicos observam um laser em várias frequências e observa quanta energia absorve ou emite ao convertê -la em reino quântico. A partir desses resultados, eles criam um espectro absorvente e o núcleo de frequência ressoa como a frequência de ressonância como a causa da absorção de picareta.
Por quase cinco décadas, os cientistas não conseguiram medir a frequência de ressonância do tório -229 com precisão suficiente para fazer relógio nuclear, mas no ano passado, dois grandes progressos surgiram. Primeiro, um grupo do Instituto Nacional de Metrologia da Alemanha (PTB) revelou a medida correta. Alguns meses depois, uma equipe da Universidade do Colorado divulgou os resultados que foram alguns milhões de vezes mais precisos.
“Precisamos de maior precisão para o desenvolvimento do relógio nuclear”, disse Perez, “mas já identificamos uma oportunidade de estudar disciplinas sombrias”. Ele explica: “A situação física em um universo composto por apenas questões visíveis e a exploração de qualquer elemento permanecerá estagnada do bunda”.
Os cálculos teóricos criados pelo Dr. Olfram Retzinger, do Perez Group e outros bolsistas pós -dotorais, mostraram que novas medidas são 100 milhões de vezes mais vulnerável que a escuridão, mas podem detectar o efeito da matéria escura, um poder que é fraco e baixo em nossa vida diária. “Esta é uma região em que ninguém jamais procurou o escuro”, disse Ratginger. “Nosso cálculo mostra que não é suficiente procurar mudanças de frequência de ressonância sozinhas. Precisamos identificar as mudanças em todo o nosso espectro de absorção para identificar o efeito da matéria escura. Embora ainda encontramos essas mudanças, podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular que podemos calcular, que podemos calcular, que podemos calcular, que podemos calcular, que podemos calcular, que podemos calcular, que podemos calcular, que podemos calcular que pode ser calculado. afetar o espectro absorvente do 329.
Enquanto isso, os laboratórios em todo o mundo estão prestes a refinar a medida de frequência de ressonância do tório -229, é um processo que deve levar anos após ano. Se um relógio atômico for finalmente desenvolvido, ele poderá revolucionar muitas áreas, incluindo na Terra e no espaço, comunicação, gerenciamento da rede de energia e pesquisa científica. Os dispositivos de tempo mais precisos de hoje são o relógio nuclear, que depende do balancim dos elétrons entre os dois estados quânticos. Eles são extremamente precisos, mas têm um erro significativo: são arriscados para a intervenção elétrica do ambiente, o que pode afetar sua consistência. Por outro lado, o núcleo do átomo é muito menos sensível a essa interrupção.
O número de ciências
De acordo com um modelo de topo de matéria escura, a substância misteriosa é composta de inúmeras partículas, cada uma com uma massa de pelo menos 1.000.000 a mais menor que um único elétron.
“Quando se trata de matéria escura, um relógio nuclear baseado em tório -229 será o identificador final. Agora, a busca por intervenção elétrica limita nossa capacidade de usar relógios nucleares. Mas um relógio nuclear nos permite detectar incrivelmente pequenos desvios para nossos ingressos – o que pode ser uma pequena mudança – pode ser decidida.
O Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) recentemente forneceu um ERC avançado ao grupo do professor Perez para apoiar o desenvolvimento contínuo deste estudo. O estudo contou com a presença da professora Elena Fuchs e do Instituto Metropolitano Nacional (PTB) da Alemanha, Alemanha, e Dra. Fiona Kark, Universidade de Leibniz, Alemanha; Dr. Eric Madaz e Chaitanya Paranjap do Grupo de Perez na seção de física e física da Astro de Wazman; E o professor Ekkehard Pick e o Dr. Johannes Tidau, do Instituto Metropolitano Nacional (PTB) na Alemanha.
