Атомний годинник відкриє нову фізику і розгадає секрет темної матерії: у чому суть

Вчені вважають, що використання атомного годинника допоможе пояснити природу найзагадковішої речовини у Всесвіті.

Група вчених з Великої Британії представила нову статтю, яка скоро буде опублікована у виданні New Journal of Physics. У ній ідеться, що вже запущено реалізацію нового наукового проєкту, в рамках якого за допомогою атомного годинника вчені хочуть розгадати природу темної матерії і відкрити нову фізику. Неймовірно точний годинник використовують для пошуку невідомих поки що дуже легких часток.

Якщо вченим вдасться виявити поки що невідомі дуже легкі частки, з яких, можливо, складається темна матерія, це призведе до одного з найбільших відкриттів сучасності. Темну матерію не можна побачити, адже вона не вступає у взаємодію з електромагнітним випромінюванням і взаємодіє лише з гравітацією. Ця речовина становить приблизно 85% маси Всесвіту, але про її існування можна судити тільки з того, як вона впливає на рух галактик із зірок.

Вважається, що темна матерія складається з дуже легких і невідомих поки що часток, які не описує Стандартна модель фізики елементарних часток. Тобто ці частки є частиною нової фізики, яка може пояснити, як темна матерія з’єднується зі звичайною матерією, вважають учені.

Для того, щоб виявити ці частки, що дасть змогу зрозуміти природу темної матерії, вчені вирішили використовувати надточний атомний годинник. Згідно зі звичайними законами фізики, будь-який годинник має завжди йти з постійною швидкістю, але нова фізика може призвести до того, що відбудуться крихітні зміни в цьому русі, які можна помітити тільки в атомному годиннику.

Атомний годинник вимірює час за допомогою атомів, які мають два стани потенційної енергії. Коли атоми поглинають енергію, вони переходять у вищий енергетичний стан. Коли відбувається звільнення енергії, атоми повертаються в нижчий енергетичний стан.

В атомному годиннику для точного вимірювання часу використовують швидкість змін, що відбуваються під час переходу з одного енергетичного стану в інший, або резонансну частоту.

За словами вчених, темна матерія може складатися з дуже легких, невідомих науці часток, які дуже слабо взаємодіють зі звичайною матерією. Якщо це правда, то темна матерія поводитиметься як хвиля, яка взаємодіє з електронами і протонами в атомах. Саме ця хвиля змінюватиме рух атомів, який можна помітити в атомному годиннику.

Коли потенційні частки темної матерії зіштовхуватимуться з протонами та електронами, то це призведе до зміни в часі фундаментальних постійних Всесвіту.