Almanya ve Avustralya’dan bilim adamları, karanlık maddeyi incelemek için yeni fırsatlar ve atomik çekirdeklerin yapısı açarak iticilerin atomları üzerine bir çalışma yaptılar. Braunschweig’deki Fizik ve Teknik Federal Anterprise (PTB) ‘dan (PTB) Uluslararası Fizikçi Ekibi, Heidelberg, Darmstadt Teknik Üniversitesi, Ganno Üniversitesi, Leibniz ve Yeni Güney Üniversitesi’nden adlandırılan Max Planck Derneği Nükleer Fizik Enstitüsü (MPIK) Sydney’deki Galler Üniversitesi, yüksek hassasiyetli ölçüm çabalarını birleştirdi.
Çalışma, 2020’de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) bilim adamları tarafından Itterbia atomlarının elektronik geçişlerinde izotopik kaymalar çalışmasında keşfedilen bir anomaliden esinlenmiştir. Bu anormallik, sıradan ve karanlık madde arasında aracılar olarak hareket edebilecek “karanlık güçlerin” varlığını gösterebileceği için bilimsel topluluğa büyük ilgi uyandırdı.
Bu hipotezi kontrol etmek için, ekipler atomik geçiş frekansları ve Itterbia izotoplarının kütle oranlarının yüksek önlem ölçümlerini yaptılar. PTB, optik spektroskopi için lineer yüksek frekanslı iyonik tuzaklar ve süper düzlemli lazer sistemleri kullandı. MPIK’de, izotopların kütle oranı, bir kuruş tuzağı ile pentatrap kütle spektrometresi kullanılarak belirlendi. Penning Trap, elektrik ve manyetik alanların bir kombinasyonunu kullanarak yüklü parçacıkları sınırlı bir alanda tutmak için bir cihazdır, fizik alanında temel ve uygulamalı araştırmalar için fırsatlar açan izole bir durumda ayrı ayrı parçacıkları incelemenize olanak tanır. Bu ölçümler, daha önceki benzer deneyler yüz kat daha doğru bir şekilde idi.
Sonuçlar, MIT’de daha önce bulunan bir anomalilerin varlığını doğruladı. Bununla birlikte, nükleer çekirdeklerin yapısının yeni teorik hesaplamaları sayesinde, bilim adamları bu fenomeni açıklamayı başardılar. MPIK sahipleri ve Yeni Güney Galler Üniversitesi ile işbirliği içinde ve Hannover Leibniz Üniversitesi’nden ilköğretim parçacıklarının fizikçileri ile araştırmacılar “karanlık kuvvetler” nin varlığına yeni bir sınır oluşturabildiler.
Ayrıca, elde edilen veriler, atomik çekirdeğin Itterbia’nın izotopları zinciri boyunca deformasyonu hakkında doğrudan bilgi edinmeyi mümkün kıldı. Bu keşif, ağır atom çekirdeklerinin yapısı ve nötron yıldızlarının doğasını anlamak için son derece önemli olan nötron-acınalı maddenin fiziği hakkında yeni bilgiler sağlayabilir.
Bu çalışma, yeni fiziksel fenomen arayışında temel parçacıkların atomik, nükleer ve fiziği ile maddenin yapısını belirleyen karmaşık süreçlerin daha iyi anlaşılması arasında işbirliği için yeni fırsatlar sunmaktadır. Ayrıca, atom fiziğindeki yüksek öngörülemeli ölçümlerin atomik çekirdeklerin özellikleri ve keşfedilmemiş doğanın güçlerinin potansiyel varlığı hakkında ne kadar değerli bilgiler sağlayabileceğini göstermektedir.
