Optomechaninių akselerometrų, skirtų aptikti tamsius dalykus, sukūrimas

Jackas Manley (kairėje) yra UD magistrantas, o Swati Singhas – Elektros ir kompiuterių inžinerijos katedros Inžinerijos kolegijos docentas. Autoriai: Evano Krape’o nuotrauka, Jeffrey C. Chase’o nuotrauka

Mokslininkai įsitikinę, kad yra tamsių dalykų. Tačiau po daugiau nei 50 metų paieškų jie niekada nerado jokių tiesioginių paslaptingos gamtos įrodymų.

Delavero universiteto Swati Singhas yra vienas iš daugelio tyrėjų regioninėje tamsoje, kurie pradeda domėtis, ar jie ieško tinkamos tamsos rūšies.

“Ką daryti, jei tamsioji materija yra ryškesnė nei įprasta fizikos katedroje”, – sakė Singas, UD elektrotechnikos ir kompiuterių inžinerijos docentas.

Dabar Singhas, Jackas Manley, UD doktorantai ir darbo partneriai Arizonos universitete ir Haverfordo koledže pasiūlė naują būdą ieškoti fragmentų, kurie galėtų sukurti tamsius objektus, regeneruodami, dabar yra uždaros technologijos mašinos. Komanda neseniai paskelbė savo požiūrį paskelbtame dokumente Fizinio vertinimo knyga.

Šio straipsnio bendraautoriai yra optikos mokslo daktaras iš Arizonos Dalzielas Wilsonas, Arizonos technikos studentas Mitulas Dey Chowdhury ir Haverfordo koledžo fizikos docentas Danielis Grinas.

Nieko neįprasto

Singhas paaiškino, kad susumavus visus dalykus, skleidžiančius šviesą, tokius kaip žvaigždės, planetos ir matomos dujos, Visatoje yra tik 15% materijos. Kiti 85% yra tamsūs. Šviesa nėra išreikšta, tačiau tyrėjai žino, kad ji turi gravitacinį poveikį. Jie taip pat žino, kad tai nėra normalu, pavyzdžiui, dujos, dulkės, žvaigždės, planetos ir mes.

„Jis gali būti pagamintas iš juodosios materijos arba pagamintas iš trilijonų kartų mažesnės už elektroną medžiagos, žinomos kaip ultralengvoji tamsioji materija“, – sako Singhas, kelios knygos, žinomos dėl savo novatoriškų pastangų judėti tamsiosios materijos mašinų link. rasta

Viena iš galimybių yra ta, kad tamsioji materija yra fotonų tamsa, tamsiosios materijos rūšis, galinti sukelti silpną svyruojančią jėgą įprastai materijai, dėl kurios komponentas juda į priekį ir į priekį. Tačiau kadangi tamsioji materija yra ten, kur viskas yra, ji viskam daro energiją, todėl šį procesą sunku išmatuoti.

Singhas ir jo kolegos teigė manantys, kad gali įveikti šią problemą naudodami optomechaninius akselerometrus kaip prietaisus šiam svyravimui aptikti ir sustiprinti.

“Jei stiprumas yra priklausomas veiksnys, naudodamiesi dviem veiksniais, kurie apima skirtingus veiksnius, jie bus priversti skirtis, o tai reiškia, kad galėsite išmatuoti tą greičio skirtumą. Tarp jų”, – sakė pagrindinis Manley’io autorius

Pilotas ir UD komandos bendradarbis Wilsonas palygino optomechaninį spidometrą su maža injekcine adata. “Tai judanti mašina, kuri dėl savo mažo dydžio yra labai jautri aplinkos trikdžiams”, – sakė jis.

Dabar mokslininkai rekomendavo modelį, kuriame būtų naudojama silicio nitrido membrana ir berilio veidrodžio danga, kad šviesa būtų perduota tarp dviejų komponentų. Jei atstumas tarp dviejų elementų bus pakeistas, tyrėjai iš ryškios šviesos žinos, kad buvo tamsūs vaizdai, nes silicio nitridas ir berilis turi skirtingas savybes.

Pasak Manley, bendradarbiavimas yra svarbi kuriant modelį. Jis dirbo su Singhu (teoretikai) ir Wilsonu bei Dey Chowdhury (eksperimentuotojai) rengdami pagrindinius duomenis, kurie leido gauti išsamią informaciją apie jų stalviršio jutiklių pildymo mašinos statybą. Tuo tarpu kosmologas Grinas padėjo paaiškinti ultravioletinės tamsos biologinį komponentą, pavyzdžiui, kodėl jo būtų daugiau, kodėl jis gali patekti į skirtingus objektus ir kaip jis gaminamas.

Būdamas teologu, Manley pasinaudojo proga sužinoti daugiau apie tai, kaip veikia mašinos ir kaip praktikai stato objektus, rodančius jo ir Singho išsiugdytą tikėjimą, jo patirtis išsiplėtė, o žinios apie galimybes įsidarbinti.

Gyvybingas darbo kūnas

Svarbu tai, kad šis naujausias darbas remiasi anksčiau paskelbtais darbuotojų tyrimais, apie kuriuos praėjusią vasarą buvo pranešta „Physical Review Letters“. Straipsnis, kuriame buvo UD absolvento Russello Stumpo indėlis, rodo, kad daugelis esamų ir naujausių laboratorijoje išmatuotų įrankių yra labai jautrūs aptikti arba atmesti galimų ultravioletinių ir tamsių dalelių atvejus.

Tyrimas pranešė, kad kai kurie ultravioletinės tamsiosios medžiagos tipai sąveikaus arba susiporuos su įprastais subjektais taip, kad gali sukelti daugelio atomų pokyčių periodą. Nors nedideli vieno dydžio skirtumai atomai gali būti sunku pastebėti, efektas sustiprinamas objekte, kuriame yra daug atomų, ir tolesnį sustiprinimą galima pasiekti, jei tas objektas yra akustinis rezonatorius. Bendradarbiaujant buvo ištirtas kelių rezonatorių, pagamintų iš skirtingų medžiagų, pradedant superkystu heliu, iki vienkristalio safyro, veikimas ir nustatyta, kad šiuos jutiklius galima naudoti tamsiosios medžiagos sukeltam signalo apdorojimui aptikti.

Abu projektai buvo iš dalies remiami iš Singho finansavimo iš Nacionalinio mokslo fondo, siekiant ištirti idėjas apie būtiniausių medžiagų naudojimą esamiems stebuklams ir pjovimo technologijoms atrasti. Ir pigiau nei kiti metodai.

Kartu, sakė Singhas, šie dokumentai praplečia darbą, susijusį su tam tikrų objektų aptikimo būdais, ir siūlo naujos kartos galimybę ant stalų.

Singhas ir Manley taip pat dirba su kitais grupės modeliais, kurdami papildomas tokių tamsių objektų ar kitų silpnų signalo priemaišų bandymų lenteles. Jie taip pat aktyviai dirba tam, kad tamsoje skleistų diskusijas apie šią problemą ir žmonių naudojamų daiktų kiekį.

Pavyzdžiui, Singhas neseniai aptarė įrangos pakeitimus fizikos srityje tarptautiniame seminare, kurį organizavo Energetikos ministerijos inovacijų skyrius (CPAD). Šiuos rezultatus jis taip pat pristatė specialiame pristatyme balandžio mėnesį vykusiame Amerikos fizikos draugijos susirinkime.

“Tai jaudinantis laikas, ir aš daug mokausi iš klausimų, kuriuos užduoda mokslininkai iš įvairių sričių tokiuose tyrimuose”, – sakė Singhas. “Tačiau svarbu pažymėti, kad mano pirmoji geriausia tyrimo idėja kilo iš klausimų, kuriuos studentai nori žinoti”.

Autorius: Jack Manley, Mitul Dey Chowdhury, Daniel Grin, Swati Singh ir Dalziel J. Wilson „Tamsių vektorinių klausimų paieška optomechaniniu akselerometru“, 2021 m. Vasario 10 d., Fizinio vertinimo knyga.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.061301

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.