İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Soldakı qrafik ultra yüngül qaranlıq maddə detektorunun həssaslığını tezlik funksiyası kimi göstərir. Qrafikin yuxarıdakı üç eskiz sxematik olaraq iki boşluqdan hansının üç tezlik diapazonunda – elm diapazonunda və iki bitişik diapazonda – qaranlıq maddəyə cavab olaraq salındığını göstərir. İki boşluğun fotoşəkili sağda göstərilib. Müəllif: Tejas Deshpande.

Qaranlıq maddə işığı yaymayan, udmayan və ya əks etdirməyən sirli bir maddə növüdür, lakin kainatın kütləsinin böyük hissəsini təşkil etdiyi proqnozlaşdırılır. Fiziklər onun mövcudluğuna dair geniş dolayı dəlillər toplasalar da, indiyə qədər qaranlıq maddə heç vaxt birbaşa müşahidə edilməyib, buna görə də tərkibi məlum deyil.

Bir fərziyyə budur ki, kainatdakı qaranlıq maddənin bir hissəsi son dərəcə kiçik kütlələrə malik ultra yüngül hissəciklərdən ibarətdir. Bu hipotetik hissəcikləri aşkar etmək olduqca çətin olardı, çünki onlar adi maddə ilə çox zəif qarşılıqlı təsir göstərəcəkdilər.

Şimal-Qərb Universitetində yerləşən bir tədqiqat əməkdaşlığı bu yaxınlarda Fabry-Perot boşluqları kimi tanınan optik boşluqlardan istifadə edərək bu qaçılmaz, ultra yüngül hissəcikləri axtarmaq üçün yeni bir metod təqdim etdi.

Onların təklif etdiyi metod, Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqalədə qeyd olunub və ultra yüngül qaranlıq maddə ilə adi maddə arasındakı qarşılıqlı təsirlərdən yaranacaq kiçik rəqsləri aşkar etmək üçün daha uyğun ola bilər.

“Təcrübə ideyası kainatımızdakı qaranlıq maddənin birlikdə qalaktikadan keçən dalğa kimi təsirli şəkildə hərəkət edən ultra yüngül hissəciklərdən ibarət ola biləcəyi ilə bağlı fərziyyələrdən irəli gəlir”, – məqalənin həmmüəllifi Endryu Ceraçi Phys.org-a bildirib.

“Qaranlıq maddə dalğası atomlar kimi adi maddə ilə qarşılıqlı təsir göstərdikcə, elektronun kütləsində və ya yükündə kiçik bir titrəmə yarada bilər. Təxminən on il əvvəl nəzəriyyəçilər Asimina Arvanitaki, Savas Dimopulos və Ken Van Tilburq belə bir titrəmənin atomların ölçüsünün dəyişməsinə səbəb ola biləcəyini və buna görə də bərk cismin bu qaranlıq maddə dalğası ilə qarşılıqlı təsir göstərdikcə uzunluğunda bir qədər genişlənə və ya büzülə biləcəyini qeyd etmişdilər.”

Ultra yüngül qaranlıq maddə ilə əlaqəli kiçik salınımların aşkarlanması

Fabry-Perot boşluqları, bir-birinə baxan iki yüksək əks etdirici güzgüdən ibarət olan inkişaf etmiş optik cihazlardır. Bu cihazların içərisində işıq iki güzgü arasında sıçrayaraq dayanan dalğalar əmələ gətirir. Boşluğun içərisində mövcud olan işıq müxtəlif intensivlikdədir, çünki boşluq yalnız güzgülər bir-birindən müəyyən məsafələrdə olduqda rezonans doğurur.

Geraci bildirib ki, “Fabry-Perot boşluqları kimi optik interferometrlər uzunluq dəyişikliklərini ölçmək üçün ən dəqiq alətlər arasındadır, məsələn, cazibə dalğalarından zəif gərginliyi aşkar etməyə imkan verir”.

“Qaranlıq maddə dalğasından gələn gərginliyi ölçmək üçün bu cür optik boşluqların həssaslığından istifadə etməkdən ilham aldıq və bu ideyanı ilk dəfə 2019-cu ildə həmmüəllif olduğum konsepsiya sənədində təqdim etdik . Bu yaxınlarda yazdığımız məqalə, 2019-cu ildə təklif etdiyimizə bənzər bir sistemi laboratoriyada həyata keçirmək üçün bəzi sadələşdirmələrlə ilk eksperimental cəhddir.”

Əvvəlcə Geraci və həmkarları qaranlıq maddənin sərt bir boşluğa təsirini güzgülərin asılı və ya asılı olduğu başqa bir boşluğa təsiri ilə müqayisə etməyi planlaşdırırdılar. Lakin, ideyalarını eksperimental olaraq həyata keçirərkən, bunun əvəzinə iki güzgünün bir-birindən fərqli məsafələrdə yerləşdiyi iki sərt boşluğu müqayisə etmək qərarına gəldilər.

Məqalənin həmmüəllifi Gerald Gabrielse bildirib ki, “Qalaksiyaların hərəkəti bu təcrübəyə ilham verib. Görünən odur ki, görə bilmədiyimiz çox əhəmiyyətli miqdarda maddə qalaktikaların hərəkətinə və onların əmələ gəlməsinə çox böyük təsir göstərir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

“İndiyə qədər heç kim bu qaranlıq maddənin nədən ibarət olduğunu müəyyən edə bilməyib. Tim Kovachi, Endi və mən üç tədqiqat qrupumuzun birlikdə bir aparat hazırlayıb qaranlıq maddəni yeni bir şəkildə axtara bilməsi üçün işə qoşulduq.”

Ultra yüngül qaranlıq maddənin mövcudluğunu aşkar etmək üçün fiziklər ona fərqli reaksiya verəcək iki cismin uzunluğunu müqayisə etməlidirlər. Fabry-Perot boşluqları kontekstində bu uzunluq lazer şüası ilə ölçülən iki güzgü arasındakı məsafədir.

Məqalənin ilk müəllifi Tejas Deshpande bildirib ki, “Təcrübəmizdə 34 kHz (uzun) və 64 kHz (qısa) mexaniki rezonans tezliklərinə malik, sarkaç kimi fəaliyyət göstərən iki qeyri-bərabər uzunluqlu sərt boşluq istifadə olunur”.

“Ətalətinə görə, rezonansından yuxarı tezlikdə silkələnən sarkaç hərəkətə tez reaksiya verə bilmir. Bu fenomen süfrə oyununa bənzəyir, burada sürətli dartılma qabların hərəkət etməsinə mane olur.”

Müəlliflər təcrübələrində bu “sarkaça bənzər” effektdən istifadə edərək, 34 ilə 64 kHz arasında tezliklərə malik ultra yüngül qaranlıq maddə qarşılıqlı təsirləri ilə əlaqəli rəqsləri axtardılar. Bu tezlik diapazonu daha uzun boşluğun rezonansından daha yüksək, lakin qısa boşluğun rezonansından daha aşağıdır.

Qabrielse izah etdi ki, “Çox kiçik kütlələrə malik qaranlıq maddə hissəciklərinin qaranlıq maddə dalğası keçdikcə normal atomların ölçüsünü dəyişdirən dalğalar kimi davranacağı proqnozlaşdırılır”.

“Optik boşluq adlanan atomlardan ibarət bir aralayıcı ilə dəstəklənən iki güzgü, qaranlıq maddə keçdikcə ayrılma məsafələrini dəyişdirəcək. Lazerlə qaranlıq maddənin keçməsinə həssas olmaq üçün müxtəlif uzunluqlu boşluqlardakı müxtəlif uzunluq dəyişikliklərini axtara bilərik.”

Gələcək qaranlıq maddə axtarışları üçün yeni bir yol

Tədqiqatçılar hələ ultra yüngül qaranlıq maddə qarşılıqlı təsirləri ilə əlaqəli rəqsləri aşkar etməsələr də, onların yeni təklif etdiyi metod, bu qarşılıqlı təsirlər üzərində əvvəlki təcrübələrdə müəyyən edilmişlərdən xeyli daha sərt olan birbaşa aşağı sərhədlər müəyyən etməyə imkan verdi. Beləliklə, onların ilkin təcrübəsində yeni yanaşma ultra yüngül qaranlıq maddəni axtarmaq üçün mövcud metodlardan daha həssas olduğu sübut edildi.

Deşpande izah etdi: “Biz vibrasiya izolyasiyası və kriogen soyutma arasında optimal tarazlığa nail olan bir sistem yaratdıq – bu iki amil adətən uzlaşdırılması çətindir. Bu texnoloji irəliləyiş gələcək təcrübələr üçün yol açır və onlara qaranlıq maddəni daha geniş tezlik diapazonunda (1 kHz-dən 1 MHz-ə qədər) əvvəllər mümkün olduğundan beş dəfə böyük həssaslıqla araşdırmağa imkan verir.”

Tədqiqatçılar ultra yüngül qaranlıq maddə qarşılıqlı təsirlərinə daha sərt məhdudiyyətlər qoymaq üçün indi lazerlə əlaqəli səs-küyü azaltmağa çalışacaqlar. Xüsusilə, onların hazırladıqları lazer səs-küyünün azaldılması strategiyaları qabaqcıl sensor və telekommunikasiya sistemləri də daxil olmaqla digər lazer əsaslı texnologiyalara da tətbiq oluna bilər.

Qabrielse bildirib ki, “Ən cəlbedici nəticə, yeni metodumuzdan istifadə edən yeni bir ölçmədə fizikada indiyə qədər müəyyən edə bilmədiyimiz sirli qaranlıq maddəni kəşf etməyimiz olardı”.

“Bu yeni metodun qaranlıq maddəyə yaxşı həssaslıq verdiyini nümayiş etdirdikdən sonra, indi daha geniş kütlə diapazonunda qaranlıq maddə üçün daha yaxşı axtarış aparmaq üçün maliyyələşdirmə axtaracağıq.”

Bu tədqiqat tezliklə digər fizikləri oxşar optik qurğulardan istifadə edərək laboratoriya şəraitində ultra yüngül qaranlıq maddə axtarışları aparmağa ruhlandıra bilər. Bu arada, Şimal-Qərb Universitetinin tədqiqatçıları daha geniş tezlik diapazonlu siqnalları araşdırmaq üçün eksperimental metodlarını təkmilləşdirməyə davam edəcəklər.

Kovaçi əlavə etdi ki, ” Lazer şüasını otaq temperaturunda optik boşluqdan keçirməklə lazer səs-küyünün süzülməsi hazırkı nəticəmizin əldə edilməsi üçün əsas amil idi”.

“Gələcəkdə, təcrübənin istilik, vibrasiya və kvant səs-küyü ilə müəyyən edilmiş əsas həssaslıq limitlərinə çatması üçün lazer səs-küyünü daha da azaltmaq üçün əlavə filtrləmə mərhələlərini daxil etməyi planlaşdırırıq. Gələcəkdə, qaranlıq maddəni axtara biləcəyimiz tezlik diapazonunu genişləndirərək, daha uzun və daha qısa uzunluqlu yeni boşluqlar yaratmaqla təcrübə daha da təkmilləşdirilə bilər.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Tejas Deshpande və digərləri, Optik boşluqların diferensial uzunluq dəyişikliklərinin ultralight tünd maddə üçün həssas bir zond olduğunun nümayişi, Fiziki icmal məktubları (2025). DOI: 10.1103/hv9c-qvpf .

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

KosmologiyaOptika və lazerlərOptik materiallar və elementlərİnterferometriyaSoyuq qaranlıq maddə

© 2026 Science X Network