Axion Karanlık Madde Çift Kırılımlı Boşluk deneyinden elde edilen ilk sonuçlar, eksen arama için yeni bir teknik ortaya koyuyor

MIT’deki araştırmacılar yakın zamanda elektromanyetik dalgaların eksenel kaynaklı çift kırılmasını inceleyerek eksen karanlık maddesini aramayı amaçlayan bir deneyin ilk sonuçlarını yayınladılar. Bu bulgular olurken, yayınlandı içinde Fiziksel İnceleme Mektuplarıbu varsayımsal karanlık madde parçacıklarıyla ilişkili sinyallerin gözlemlenmesine yol açmasa da, ayarlanabilir bir optik boşluk kullanarak eksenleri aramak için yeni bir teknik geliştirdiler.

Araştırma bilimcisi Evan Hall, “Deney, 2019 yılında laboratuvarımız ve MIT Teorik Fizik Merkezi’ndeki meslektaşlarımız arasındaki işbirliği sonucunda, eksen adı verilen varsayımsal bir karanlık madde parçacığını aramanın yeni yollarını düşündüğümüz sırada önerildi.” MIT’nin LIGO laboratuvarı Phys.org’a söyledi.

“Eksenlerle standart madde arasındaki gözlemlenebilir herhangi bir etkileşimin çok zayıf olması bekleniyor. Zayıf bir sinyal bulmaya çalışma probleminin, çok zayıf bir sinyal türü olan yerçekimsel dalgaların tespitine çok benzer bir problem olduğunu fark ettik. yakın zamanda tespit edildi.”

Çeşitli teorik tartışmalardan ve değerlendirmelerden sonra Hall ve meslektaşları, LIGO deneyinde yerçekimi dalgalarını tespit etmek için halihazırda kullanılan lazerlerin ve optik araçların eksen aramaları yapmak üzere yeniden kullanılabileceğini fark etti. Bu, ilk olarak 2022’de veri toplamaya başlayan Axion Karanlık Madde Çift Kırılımlı Boşluk (ADBC) deneyine yol açtı.

Hall, “Bir eksen aramasını gerçekleştirmek için bu araçların nasıl kullanılacağını deneysel olarak göstermek istedik” diye açıkladı. “Işık iki polarizasyonla gelir; yatay ve dikey. Axion’ların, eğer varsa, bir polarizasyonu diğerine dönüştürmesi beklenir. Laboratuvarımızda, dikey polarize ışık üretmek için bir lazer kullanırız ve eksenlerin bu polarizasyona sahip olduğuna dair herhangi bir ipucu ararız. bu ışığın bir kısmını yatay polarizasyona dönüştürdü.”

ADBC deneyinin dayandığı dedektör, bir optik boşluk (yani ışığı yakalayan bir yapı) oluşturacak şekilde düzenlenmiş 4 aynadan oluşur. Bu optik boşluk, lazerden kaynaklanan ışık ışınlarını binlerce kez depolar ve yeniden dolaştırır, bu da zayıf eksen sinyallerini güçlendirir.

Deneyin ilk aşamalarında Hall ve meslektaşları, detektörü yaklaşık 50 neV (yaklaşık 10 neV) kütleli eksenleri aramak için kullandılar.^–40 gram). Özellikle, Birleşik Krallık merkezli başka bir araştırma ekibi yakın zamanda MIT’de kullanılana benzer aparatlar kullanarak yaklaşık 2 neV kütleli eksenleri arıyor.

Doktora dördüncü sınıf öğrencisi Swadha Pandey, “Çalışmamız, bu yeni tür boşluğun, araştırılabilecek olası eksen kütlelerinin aralığını genişletecek şekilde ayarlanabileceğini gösterdi” dedi. MIT’de öğrenci.

“Özellikle boşluğun dört aynasının açıları ayarlanarak ayarlanabileceğini gösterdik. Ayarlanabilirlik, aparatı karanlık madde aramalarında kullanışlı hale getirmek için önemli bir kriterdir. Kimse eksen kütlesinin ne olabileceğini bilmediğinden, üzerinde araştırma yapmamız gerekiyor. geniş bir yelpazede olası kitleler.”

ADBC deneyinin ilk sonuçları, eksen benzeri parçacıkların ve fotonların eşleşmesine kısıtlamalar getiriyor. Şu ana kadar eksenleri tespit edememiş olsalar da, bu varsayımsal karanlık madde parçacıklarını optik boşluklar kullanarak tespit etmeyi amaçlayan ek araştırma çabalarına ilham verebilir ve potansiyel olarak deneysel keşiflerine katkıda bulunabilirler.

Pandey, “Bu yöntemin geniş bir yelpazedeki eksen kütleleri üzerinde çalışabileceğini gösterdikten sonra, bir sonraki adım daha büyük, daha hassas bir deney oluşturmak olacaktır” diye ekledi.

“Böyle bir deneyde daha fazla lazer ışığı kullanılır, böylece eksenlerle etkileşime giren daha fazla foton olur ve fotonların eksenlerle etkileşime girebileceği süreyi artırmak için deney daha büyük olur. Ayarlama mekanizmasının otomasyonu ve akıllı tasarımlar ayna kaplamaları aynı zamanda mevcut eksen kütlelerinin tamamını taramak için de gereklidir.”

© 2024 Science X Ağı