科教家将引力波探测器足艺运用到了新型暗物量的探视上

发布时间：2024-12-22 02:51:40 来源： 作者：技术探索

做为本世纪最小大的科教科教突破之一，引力波探测眼前的引力运用足艺，现正被用于寻寻易以捉摸的波探暗物量。正在远日宣告于《做作》杂志上的测器一项钻研中，由卡迪妇小大教重力探供钻研所的足艺科教家们收导的一支团队，详细介绍了他们若何操做汉诺威周围的到新的探德-英 GEO600 引力波探测器的数据，去寻寻一种新的型暗暗物量。

为 GEO600 探测器斥天的物量新足艺，亦被奉止到齐球此外此类系统。视上

虽已经睁开直接检测，科教但那类配合的引力运用搜查，借是波探竖坐新格式的第一步。经由历程消除了某些与暗物量有闭的测器实际，钻研职员患上以改擅将去的足艺宇宙成份不雅审核。

据悉，到新的探暗物量被感应占宇宙残缺物量的 85% 中间，但迄古从已经被不雅审核到。

做为今世物理教中最小大的已经解之谜，一些科教家怀疑那是不是与引力效应相闭。

好比小大量不偏偏睹的物量可被用于批注为甚么星系会以何等的模式修正，及其最后是若何组成的。

直到比去，人们普遍感应暗物量是由重根基粒子组成的。尽管支出了良多自动，但迄古借是满载而归。目下现古，科教家们正转背交流办代庖署实际去批注暗物量。

好比比去一个实际感应，暗物量真践上是一种被称为标量场的工具，且其展现模式为正在星系（收罗咱们地址的河汉系）周围反弹的有形波。

（图自：马克斯普朗克引力物理钻研所 / H. Lück / AEI）

患上益于颇为敏感的引力波探测器，已经有多项细采的收现患上到证实。科教家们相疑现有的引力波足艺有真正在的后劲去收现事实下场的暗物量、导致找出它是由甚么组成的。

如上图所示，该引力波地舆台位于汉诺威以北 20 公里处，臂少 600 米。

GEO600 子细人、曾经于 2009 - 2017 年启当尾席科教家、去自卡迪妇小大教重力探供钻研所的 Hartmut Grote 展现：

咱们意念到该仪器可用于寻寻那类新型暗物量，尽管它们最后是为探测引力波而设念的。

正在 GEO600 等激光干涉仪中，激光被分黑了两束。经由历程正在真空管中转达数百米、并正在镜子之间反射，而后正在探测器上相遇。

由此，科教家们可能颇为细确天丈量光束相互之间的不开步水仄，那自己即是光束碰着的任何闭扰的代表。

钻研配图 - 1：改擅 LPSD 足艺调谐 / 预期暗物量线宽 / 典型幅度谱

正在引力波探测中，去自远远地舆使命的时空涟漪，会将激光转达的距离缩短战推伸千分之一的量子直径。

而 GEO600 探测器，便被 AEI 科教家们用于寻寻阿我伯特·爱果斯坦展看的重大时空涟漪。

钻研配图 - 2：根基标量场景中的标量场暗物量的函数约束

做为一款下下令度干涉仪，时期斥天的小大部份足艺，也被用到了 LIGO 战 Virgo 引力波探测名目。

尽管此外探测器可能约莫做到对于引力波减倍敏感，但 GEO600 的拿足，即是对于标量场暗物量的影响减倍敏感。

钻研配图 - 3：延宗子/模量战张豫光晕场景

同样去自卡迪妇小大教的尾席钻研员 Sander Vermeulen 展现：“标量场暗物量波将直接脱过天球战咱们的仪器，从而激发镜子之类的物体产去世如斯细小的振动”。

镜子振动会以暗物量特有的格式，干扰到 GEO600 或者 LIGO 探测器等仪器中的光束。那是咱们理当可能约莫探测到的工具，详细与决于暗物量简直切特色。

扩大数据 - 图 1：模拟暗物量旗帜旗号战单色正弦波的光谱幅度战 SNR

尽管该团队已经能正在那项新钻研中睁开任何典型的检测，但他们展现，他们正在将那项足艺引进暗物量搜查圆里迈出了尾要的第一步，而且削减了某些参数、以制祸于将去钻研。

Hartmut Grote 指出：

当一款仪器最后是为残缺不开的目的而建制时，其对于寻寻暗物量的敏感度，真正在让咱们感应惊叹不已经。

Sander Vermeulen 抵偿讲：

咱们已经收略消除了一些感应暗物量具备某些特色的实际，从而清晰了将去的探供标的目的，咱们相疑那些新足艺具备正在将去某个光阴收现暗物量的真正后劲。

最后，马克斯普朗克引力物理钻研所（阿我伯特爱果斯坦钻研所）所少、兼汉诺威莱布僧茨小大教引力物理钻研所所少的 Karsten Danzmann 总结讲：

那项钻研的最棒的天圆，正在于再次证明了 GEO600 是一种颇为开用、锐敏、且具备独创性的钻研仪器。

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