Usa relojes atómicos en el espacio para resolver el misterio de la materia oscura

Un equipo de científicos internacionales propone enviar relojes atómicos al espacio para descubrir y comprender la misteriosa materia oscura.

materia oscura es un rompecabezas que ha atormentado a los investigadores durante décadas. Esta sustancia desconocida representa el 85% de toda la materia del universo, y aunque se pueden observar sus rastros, no se detecta directamente. Expertos de la Universidad de Delaware, la Universidad de California y la Universidad de Tokio se están uniendo para resolver este antiguo misterio enviando relojes atómicos al espacio.

búsqueda, ‘Detección directa de materia oscura muy ligera asociada con el Sol mediante sensores cuánticos espacialesque fue publicado en astronomía natural Planea enviar dos relojes atómicos a los confines del sistema solar para buscar materia oscura muy ligera que tenga propiedades ondulatorias que puedan afectar el funcionamiento de los relojes.

¿Qué son los relojes atómicos?

Los relojes atómicos dan la hora midiendo las rápidas oscilaciones de los átomos y ya se utilizan en el espacio para habilitar el Sistema de Posicionamiento Global (GPS). En el futuro, los relojes espaciales podrían ayudar a navegar naves espaciales y proporcionar enlaces para los gallos terrestres.

Todos los relojes dan la hora mediante algún tipo de operación repetitiva, como un péndulo oscilante. Sin embargo, los relojes atómicos usan tecnología láser para manipular y medir las oscilaciones extremadamente rápidas de los átomos. Por ejemplo, un reloj basado en átomos de estroncio hace tictac 430 billones de veces por segundo, y los relojes atómicos son mucho más precisos que cualquier dispositivo mecánico.

Históricamente, los relojes atómicos podían cubrir el tamaño de dos mesas, pero los avances recientes en precisión y portabilidad significan que algunos relojes atómicos ahora pueden caber en un camión, siendo el Reloj Atómico del Espacio Profundo de la NASA aún más pequeño, aproximadamente del tamaño de una tostadora. .

Sin embargo, en los últimos 15 años se han desarrollado diferentes tipos de relojes, basados ​​en frecuencias mucho más altas, como relojes de luz que son un orden de magnitud más precisos y no perderán ni un segundo de tiempo durante miles de millones de años.

“Ahora tenemos relojes portátiles”, dijo Marianna Safronova, física de la Universidad de Delaware, “y es divertido pensar en cómo podemos enviar relojes de alta precisión al espacio y descubrir qué grandes cosas podemos hacer.

«Es una hermosa colaboración entre un experto cuántico y un teórico de partículas, y estamos trabajando en nuevas ideas en la intersección de estos dos campos».

Descubre las misteriosas propiedades de la materia oscura

La investigación propuesta enviaría relojes espaciales más cerca del Sol que Mercurio, un área en la que creen que hay más materia oscura para detectar. Estos incluyen relojes atómicos, nucleares y moleculares que se están desarrollando actualmente, conocidos como sensores cuánticos.

Safronova explicó: “Esto está inspirado en Sonda solar Parker, una misión en curso de la NASA que ha enviado una nave espacial más cerca del sol que cualquier otra nave espacial antes. No tiene nada que ver con sensores o relojes cuánticos, pero demostró que se puede enviar un satélite muy cerca del sol, detectar nuevas condiciones y hacer descubrimientos. Esto está mucho más cerca del Sol de lo que proponemos aquí».

El objetivo del estudio es investigar la materia oscura muy ligera, que los investigadores creen que podría formar una región masiva similar a un halo asociada con el sol. La materia oscura ultraligera puede hacer que las energías de los átomos oscilen, cambiando la forma en que funciona un reloj, aunque este efecto depende de qué átomos esté usando el reloj. Luego, los investigadores monitorean las diferencias en los relojes para buscar materia oscura.

«Tiene propiedades muy específicas y es materia oscura muy específica que pueden detectar los relojes. Lo que se puede observar es la proporción de estas dos frecuencias de reloj. Esa proporción debe fluctuar si existe tal materia oscura», dijo Safronova.

Explicó que los relojes nucleares, que se basan en los niveles de energía nuclear en lugar de los niveles de energía atómica, pueden ser el mejor reloj para esta investigación. Actualmente participa en Proyecto para construir un prototipo Financiado por el Consejo Europeo de Investigación.