Atomski satovi u orbiti Sunca traže tamnu tvar

Materija koju vidimo posvuda oko sebe čini samo oko 15% mase u svemiru. Ostalih 85% pripisuje se čudnoj, nevidljivoj tvari koja ne reflektira niti emitira svjetlost pod nazivom tamna tvar. Svoju prisutnost obznanjuje kroz gravitacijske interakcije sa svjetlom i materijom, a dokazi za njezino postojanje nastavljaju se gomilati. Međutim, izravna detekcija i dalje izmiče znanstvenicima unatoč desetljećima potrage.

Provedeni su brojni eksperimenti za otkrivanje tamne tvari na temelju svojstava koja ona može ili ne mora imati, prema predviđanjima različitih modela. Najčešća ideja je staviti ogroman spremnik detektorskog materijala duboko pod zemlju, daleko od smetnji, i čekati rijedak slučaj da čestica tamne tvari udari u atomsku jezgru u spremniku. Drugi eksperimenti prate elektromagnetske učinke za koje se predviđa da će proizvesti neke hipotetske čestice tamne tvari.

Do sada niti jedan od ovih eksperimenata nije otkrio nikakve znakove te stvari, no možda je to zato što smo tražili na krivom mjestu, na Zemlji. Modeli sugeriraju da bi najveća gustoća tamne tvari u Sunčevom sustavu bila upravo blizu Sunca, pa nova studija predlaže da upravo tu počnemo tražiti.

Istraživači s instituta Kavli IPMU, Sveučilišta Kalifornija, Irvine i Sveučilišta Delaware predstavili su potencijalnu novu metodu za otkrivanje tamne tvari u blizini Sunca. Tamo bi gustoća materijala trebala biti dovoljno visoka da njegovi predviđeni signali budu mnogo jasniji nego što bi bili na Zemlji.

U modelima u kojima čestice tamne tvari imaju iznimno male mase, predviđalo bi se da induciraju oscilacije u određenim prirodnim konstantama, kao što su masa elektrona ili snaga elektromagnetizma. Te bi promjene zauzvrat utjecale na energiju atoma dok prelaze iz jednog stanja u drugo. Budući da atomski satovi rade mjerenjem frekvencije fotona koje emitiraju atomi koji prelaze iz jednog stanja u drugo, trebali bi moći otkriti kada tamna tvar uzrokuje te oscilacije.

"Što je više tamne tvari oko eksperimenta, veće su te oscilacije, tako da je lokalna gustoća tamne tvari vrlo važna pri analizi signala", rekao je Joshua Eby, autor studije.

Važno je napomenuti da tehnologija potrebna za provođenje eksperimenta već postoji. Atomski satovi naširoko se koriste za održavanje sinkronizacije svemirskih letjelica, a posebna zaštita solarne sondeParker pokazala je da je moguće dovesti letjelicu u orbitu blizu Sunca.

"Moguća buduća misija, s toplinskom zaštitom i putanjom vrlo sličnom solarnoj sondi Parker, ali koja nosi atomski sat, mogla bi biti dovoljna za provođenje potrage."

Rad koji opisuje ideju objavljen u časopisu Nature Astronomy možete pronaći na ovoj poveznici.