Sinqapurun Nanyang Texnoloji Universitetinin (NTU Sinqapur) rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar kainatın “qaranlıq materiyasını” aşkar etmək üçün əsaslar qoya və alimləri kosmosun sirlərini açmağa əvvəlkindən daha da yaxınlaşdıra bilən sıçrayışlı texnika işləyib hazırlayıblar.

Yerdə və kosmosda görə bildiyimiz şeylər – qayalar və ulduzlar kimi görünən maddələr – kainatın yalnız kiçik bir hissəsini təşkil edir, çünki elm adamları kosmosdakı maddənin 85%-nin görünməz qaranlıq maddədən ibarət olduğuna inanırlar . Bu sirli maddənin qalaktikaları bir arada tutan görünməz yapışqan olduğu deyilir. Onu tapmaq yalnız gördüyümüz maddə ilə izah edilə bilməyən kosmik hadisələri anlamağa kömək edə bilər.

Ancaq qaranlıq maddənin varlığını sübut etmək çox çətin bir işdir. Adından da göründüyü kimi, qaranlıq maddə “qaranlıq”dır, yəni o, normal olaraq işığı buraxmır və ya əks etdirmir, heç bir elektrik yükü daşımır və normal maddə ilə son dərəcə zəif qarşılıqlı əlaqədə olur, bu da onu adi elmi alətlərlə aşkar edilə bilməz edir.

Qaranlıq maddə çox güman ki, hissəciklərdən ibarətdir və onun üçün təklif olunan hipotetik hissəciklər arasında aparıcı namizəd aksiondur.

Elm adamları dörd onilliklər ərzində aksionlar axtarırlar. Bir yanaşma, elektronlar və ya yüngül hissəciklər kimi təbiətdəki mövcud hissəciklərin nəzəri aksionlar kimi davrana biləcəyini təcrübələr vasitəsilə sübut etməyə çalışır. Elm adamları bu cür davranışları müşahidə edə bilsələr, bu, aksionların real olma ehtimalını artırır. Tapıntılar daha sonra faktiki aksionları aşkar etmək üçün bir üsul hazırlamaq üçün tramplin rolunu oynaya bilər.

Yaxınlaşsa da, aksion axtarışının nəticələri qeyri-müəyyən olaraq qalır. Lakin Sinqapur NTU-nun rəhbərlik etdiyi elm adamları təbii olaraq mövcud hissəciklərin həqiqətən də aksion kimi hərəkət edə biləcəyini təsdiqlədilər.

Tədqiqatçıların təcrübələri göstərdi ki, fotonlar da adlandırılan işıq hissəcikləri onların tərtib etdikləri xüsusi kristal strukturların içərisində hərəkət etdikdə, fotonlar nəzəri aksionlar kimi hərəkət edir.

Tədqiqatçılara rəhbərlik edən NTU-nun Fizika və Riyaziyyat Elmləri Məktəbindən (SPMS) professor Zhang Baile, “Yeni kristal strukturlarımızdan əldə edilən tapıntılar bizə bir gün kristallardan real aksionları aşkar etmək üçün istifadə edə biləcəyimizə daha çox əminlik verir” dedi.

“Və aksionlar qaranlıq maddə üçün perspektivli namizədlər olduğundan, araşdırmalarımız kainatın bəzi ən böyük sirlərini açmaq üçün zəmin yarada bilər.”

Bu gün “Science” jurnalında dərc olunan araşdırma həmçinin məlumatların rabitə və daha dəqiq kvant kompüterləri üçün ötürülməsinin daha etibarlı yollarının inkişafına gətirib çıxara bilər, o əlavə edib.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4203178812&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1736489551&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-discovery-poised-dark-pave-unravel.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1736489551377&bpp=1&bdt=44&idt=75&shv=r20250108&mjsv=m202501030301&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736489401%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736489401%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736489401%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8266846308802&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2571&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95349405%2C95350243%2C31089638%2C95347432&oid=2&pvsid=2521714733743771&tmod=2063553819&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=79

Qaranlığı işıqlandırmaq

1930-cu illərdə istifadə edilən qaranlıq maddə termini, fırlanan qalaktikaların parçalanmasının qarşısını almaq üçün fərz edilən görünməz yapışqa aiddir, çünki onları bir yerdə saxlayan cazibə qüvvələrini izah etmək üçün kifayət qədər görünən maddə yoxdur. Beləliklə, qaranlıq maddə qalaktikaların necə əmələ gəldiyini və təkamül etdiyini izah edən kainatı əhatə edən onurğa sütunu ola bilər.

Aksion qaranlıq maddəni əmələ gətirmək üçün nəzərdə tutulan cari aparıcı nəzəri hissəcikdir. Onun tarixi 1977-ci ildə zərrəciklər fizikası tapmacasını həll etmək üçün bir konsepsiya təklif edən fiziklər Roberto Peççei və Helen Quinnə qədər izlənilə bilər. Daha sonra, 1978-ci ildə fiziklər Frank Wilczek və Steven Weinberg müstəqil olaraq yeni bir hissəciyin mövcud olduğunu irəli sürən konsepsiyanı həyata keçirdilər. Wilczek, fizikada nəzəri bir qarışıqlığı “təmizlədiyi” üçün bu hissəciyi camaşırxana deterjan markasından sonra aksion adlandırdı.

Axionların kainatın Böyük Partlayış adlanan kosmik hadisə nəticəsində yarandıqdan sonra qəfil genişlənməsi nəticəsində yarandığı güman edilir. Əgər aksionlar qaranlıq maddənin əsas komponentləridirsə, onları aşkar etmək çox çətin olardı.

Bununla belə, nəzəriyyə proqnozlaşdırır ki, real aksionlar güclü 10 Tesla maqnit sahəsində fotonlara çevrilə bilər ki, bu da avtomobilləri qırıntılarda qaldırmaq üçün istifadə olunan sənaye elektromaqnitindən 10 dəfə güclüdür.

Aksionlar fotonlara çevrildikdə, işıq hissəcikləri aksionların mövcud olduğunu göstərmək üçün ənənəvi avadanlıqdan istifadə etməklə aşkar edilə bilər. Bununla belə, çevrilmənin çox səmərəsiz olacağı gözlənilir, buna görə də çevrilmiş fotonlardan gələn siqnallar zəif olacaq və digər siqnallar tərəfindən asanlıqla maskalanacaq. İndiyə qədər çevrilmiş fotonların siqnallarını ölçmək cəhdləri uğur qazanmayıb.

Elm adamları aksionları tapmaq üçün başqa bir yanaşmanı da sınadılar: elektronlar və fotonlar kimi təbii olaraq mövcud hissəciklərin aksion davranışını təqlid edə biləcəyini və daha sonra faktiki aksionları aşkar etmək üçün bir metod hazırlamaq üçün məlumatdan istifadə edə biləcəyini göstərir.

Tədqiqatçılar ənənəvi olaraq elektronların aksion kimi hərəkət edə biləcəyini sübut etməyə çalışırlar. Ancaq keçmiş tədqiqatlar elektronların yalnız iki ölçüdə aksion kimi hərəkət etdiyini göstərdi – məsələn, üfüqi və şaquli hərəkət kimi – bu, aksionların hərəkət etdiyi və üç ölçüdə mövcud olduğu üçün kifayət qədər yaxşı deyil.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

NTU-nun professoru Zhang fotonlara müraciət edərək komandasına bu problemi həll etməyə rəhbərlik etdi. Əvvəllər onun komandası işıq hissəciklərinin necə hərəkət etdiyini və onlarda davranışını dəyişə bilən maqnit xassələri olan laylı kristal strukturlar üzərində işləyirdi. Alimlər təbiətdə çətin tapılan ekzotik hissəcikləri simulyasiya etmək üçün bu kristallardan istifadə etməyə çalışıblar. Lakin bu prosesdə alimlər başa düşdülər ki, onlar qaçılmaz aksionların izlərini tapmış ola bilərlər.

Tədqiqatçılar, aksionları əks istiqamətə yönəlmiş maqnit sahələri ilə əlaqələndirən keçmiş nəzəri işlərə nəzər salaraq, əgər kristalın təbəqələri dəyişən maqnit xassələrə malik olarsa, kristalın içindəki fotonların aksion kimi davranış nümayiş etdirə biləcəyini fərz etdilər .

Bu fərziyyə Prof Zhang komandasının SPMS-dən olan professor Çonq Yidong və digər alimlərlə birgə apardığı təcrübələr vasitəsilə təsdiqlənib.

Tədqiqatçılar öz araşdırmalarında itrium dəmir qranat adlı süni qranat kristalından hazırlanmış diqqətlə hazırlanmış kristal həndəsi strukturlardan istifadə ediblər. Bu material unikal maqnit və optik xüsusiyyətlərə malikdir və radar və telekommunikasiya sistemləri daxilində mikrodalğalı cihazlarda istifadə olunur.

Təcrübələrində komanda fotonların kristalın strukturunun üçölçülü kənarlarında, məsələn, üfüqi, şaquli və yan hərəkət kimi geriyə səpilmə kimi problem olmadan tək istiqamətdə hərəkət etdiyini müşahidə etdi. Kristaldakı fotonların bu davranışı həm də nəzəriyyənin aksionlar üçün proqnozlaşdırdığı şeydir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=3597704619&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1736489581&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-discovery-poised-dark-pave-unravel.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1736489551478&bpp=2&bdt=145&idt=2&shv=r20250108&mjsv=m202501030301&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736489401%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736489401%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736489401%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C728x90&nras=2&correlator=8266846308802&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=5943&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=2169&eid=95349405%2C95350243%2C31089638%2C95347432&oid=2&psts=AOrYGsnjMmbEJ3Fcr4nbfjDiz365wLoAWwwlj9smGwjG1l2EIVKUsNM08aClRfLYY4pXlzmixDqgEPJifzHK8H5orCtmwboX&pvsid=2521714733743771&tmod=2063553819&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=5&uci=a!5&btvi=3&fsb=1&dtd=29802

Gələcəkdə həqiqi aksionları tapmaq üçün alimlər kristal dizaynlarını daha da optimallaşdırmağa və güclü maqnit sahələri kimi ekstremal şəraitdə aksionlardan çevrilmiş fotonları aşkar etmək üçün təcrübələrdə istifadə edə bilərlər. Lakin buna nail olmaq üçün xeyli səy və vəsait tələb olunur. Komanda hesab edir ki, onların kristal strukturları aksion çevrilmiş fotonların zəif siqnallarını gücləndirə bilər, lakin bunu təsdiqləmək üçün daha çox araşdırmaya ehtiyac var.

Kosmosun daxili işini daha yaxşı başa düşmək üçün yol açmaqla yanaşı, tədqiqatın nəticələri fotonlardan istifadə edərək məlumat ötürülməsini və kvant hesablamasını daha möhkəm etməyə kömək edə bilər.

Bu təkmilləşdirmə mümkün ola bilər, çünki tədqiqat tədqiqatçıların xüsusi hazırlanmış kristallarının hərəkət etdikləri istiqaməti dəyişmədən kristalların kənarları boyunca fotonları bir istiqamətə yönəldə bildiyini göstərdi. Bu xüsusiyyət etibarlı məlumat ötürülməsi üçün vacibdir.

Kristalda qüsurlar olsa belə, araşdırma nəticəsində məlum oldu ki, fotonlar hərəkət istiqamətini dəyişmədiyi üçün təsirlənmir. Bu, daha az səhvə meyilli kvant hesablamaları üçün imkanlar aça bilər.

Cənubi Koreyadakı Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutundan olan və NTU-nun rəhbərlik etdiyi tədqiqatda iştirak etməyən professor Yannis Semertzidis, aksionların qaranlıq maddə üçün ideal, aparıcı namizəd olduğunu və ehtimal ki, onun əhəmiyyətli bir hissəsinə töhfə verdiyini söylədi.

Aksionlar üzərində araşdırma aparan professor Semertzidis, NTU-nun rəhbərlik etdiyi araşdırmanın böyük bir irəliləyiş olduğunu və tədqiqatda istifadə edilən kristal strukturların aksionları tapmaq üçün mövcud üsullara “ümid verici alternativ” üçün zəmin hazırladığını söylədi. O qeyd edib ki, kristal strukturların “aksiya aşkarlanması üçün mükəmməl uyğun gələn” daxili maqnit sahələri var.

Prof Semertzidis əlavə edib ki, “Bu kristal strukturların yaxın gələcəkdə qaranlıq materiyanın axionunun axtarışı üçün praktik vasitəyə çevrilməsi gözlənilir ”.

NTU ilə yanaşı, tədqiqat qrupu Kanadanın Şerbruk Universitetinin alimlərindən ibarət idi; Almaniyanın Maks Plank adına Bərk Cisimlərin Kimyəvi Fizikası İnstitutu; İsveçrənin ETH Sürix; İspaniyanın Donostia Beynəlxalq Fizika Mərkəzi, Bask Ölkəsi Universiteti və İkerbask, Bask Elm Fondu; eləcə də Çinin Dongguan Texnologiya Universiteti, Nankin Universiteti, Cənub Elm və Texnologiya Universiteti, Çin Elektron Elm və Texnologiya Universiteti və Westlake Universiteti.

Daha çox məlumat: Gui-Geng Liu et al, Fotonik aksion izolyatoru, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adr5234 . www.science.org/doi/10.1126/science.adr5234

Jurnal məlumatı: Elm 

Nanyang Texnoloji Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir