חוקרים מאוניברסיטת נוטינגהאם פיתחו שיטה חדשה המשתמשת במערכת ואקום מודפסת בתלת מימד כדי לזהות חומר אפל ולחשוף את טבעה של האנרגיה האפלה. מערכת זו מבצעת מניפולציות על צפיפות הגז ומנצלת אטומי ליתיום קרים במיוחד כדי לחקור את ההשפעות של שדות סקלרים, במטרה לצפות בקירות תחום – פגמים הנוצרים במהלך מעברי פאזה בשדות סקלרים. מערכת פוטון לייזר במעבדה באוניברסיטת נוטינגהם. קרדיט: אוניברסיטת נוטינגהאם
מדענים המציאו מערכת ואקום מודפסת בתלת-ממד כדי לזהות חומר אפל ולחקור את האנרגיה האפלה, תוך שימוש באטומי ליתיום קרים במיוחד כדי לזהות קירות תחום ולהסביר את ההתפשטות המואצת של היקום.
מדענים פיתחו מערכת ואקום חדשה מודפסת בתלת מימד שנועדה "ללכוד" חומר אפל, במטרה לזהות קירות תחום. התקדמות זו מייצגת צעד משמעותי קדימה בפענוח מסתרי היקום.
מדענים מבית הספר לפיזיקה של אוניברסיטת נוטינגהאם יצרו מערכת ואקום מודפסת בתלת מימד שבה הם ישתמשו בניסוי חדש כדי להפחית את צפיפות הגז, ולאחר מכן להוסיף אטומי ליתיום קרים במיוחד כדי לנסות לזהות קירות כהים. המחקר פורסם ב סקירה פיזית ד.
פרופסור קלייר בורג' מבית הספר לפיזיקה היא אחת הכותבות הראשיות של המחקר ומסבירה: "חומר רגיל שממנו עשוי העולם הוא רק חלק זעיר מתוכן היקום, בסביבות 5%, השאר אפל. חומר או אנרגיה אפלה – אנחנו יכולים לראות את ההשפעות שלהם על איך היקום מתנהג אבל אנחנו לא יודעים מה הם. אחת הדרכים שבהן אנשים מנסים למדוד חומר אפל היא להציג חלקיק הנקרא שדה סקלרי.
"חומר אפל הוא המסה החסרה בגלקסיות, אנרגיה אפלה יכולה להסביר את האצה של התפשטות היקום. השדות הסקלרים שאנו מחפשים יכולים להיות חומר אפל או אנרגיה אפלה. על ידי הצגת האטומים הקרים במיוחד ובחינת ההשפעות שהוא מייצר נוכל אולי להסביר מדוע התפשטות היקום מואצת והאם יש לכך השפעות על כדור הארץ".
החוקרים ביססו את בניית כלי התלת-ממד על התיאוריה לפיה שדות סקלרים קלים, בעלי פוטנציאל באר כפול וצימודי חומר ישירים, עוברים מעברי פאזה מונעי צפיפות, המובילים להיווצרות קירות תחום.
מתודולוגיה ותיאוריה
פרופסור בוראג' ממשיך: "כשהצפיפות מופחתת נוצרים פגמים – זה דומה למקרים שבהם מים קופאים לקרח, מולקולות מים הן אקראיות וכשהן קופאות מקבלים מבנה גבישי עם מולקולות מסודרות בשורה אקראית, כאשר חלקן מסודרות בשורה אחת וחלקן. אחר וזה יוצר קווי שבר. משהו דומה קורה בשדות סקלרים ככל שהצפיפות יורדת. אתה לא יכול לראות את קווי השבר האלה בעין, אבל אם חלקיקים עוברים על פניהם זה עלול לשנות את מסלולם הפגמים האלה הם קירות כהים ויכולים להוכיח את התיאוריה של שדות סקלרים – או שהשדות האלה קיימים או לא".
כדי לזהות פגמים אלה או קירות כהים, הצוות יצר ואקום שתוכנן במיוחד בו הם ישתמשו בניסוי חדש שיחקה מעבר מסביבה צפופה לסביבה פחות צפופה. באמצעות המערך החדש הם יקררו אטומי ליתיום עם פוטוני לייזר ל-273 שהוא קרוב ל אפס מוחלטבטמפרטורה זו הם מקבלים תכונות קוונטיות מה שהופך את הניתוח למדויק וצפוי יותר.
לוסיה האקרמולר, פרופסור חבר בבית הספר לפיזיקה הובילה את תכנון ניסוי המעבדה, היא מסבירה, "הכלים המודפסים בתלת מימד שאנו משתמשים בהם כתא הוואקום נבנו באמצעות חישובים תיאורטיים של קירות אפלים, זה יצר את מה שהאמנו להיות הצורה, המבנה והמרקם האידיאליים ללכוד את החומר האפל. כדי להדגים בהצלחה שקירות כהים נלכדו, נאפשר הצטננות אָטוֹם הענן עובר דרך הקירות האלה. לאחר מכן הענן מוסט. כדי לקרר את האטומים האלה אנחנו יורים פוטוני לייזר לעבר האטומים, מה שמפחית את האנרגיה באטום – זה כמו להאט את הקצב של פיל באמצעות כדורי שלג!"
המערכת לקחה לצוות שלוש שנים לבנות והם מצפים לקבל תוצאות תוך שנה.
ד"ר האקרמולר מוסיף: "בין אם נוכיח שקירות אפלים קיימים או לא, זה יהיה צעד חשוב קדימה בהבנתנו של אנרגיה אפלה וחומר אפל, ודוגמה מצוינת לאופן שבו ניתן לתכנן ניסוי מעבדה מבוקר היטב כדי למדוד ישירות השפעות רלוונטיים ליקום ולא ניתן לצפות בהם אחרת".
