"Chame-lhe o som de matéria escura", diz Asimina Arvanitaki, um físico de partículas teórica no Perimeter Institute. Apesar de fazer-se a grande maioria das coisas em nosso universo, a matéria escura permanece invisível. Mas talvez isso não é inaudível. A matéria escura é um dos mais abundantes, ainda mais evasivo, coisas no universo. Embora os cientistas estão confiantes de que está lá fora (graças aos efeitos gravitacionais que tem sobre os seus arredores), a busca para identificá-lo, até agora, chegar a vazio.
Como o próprio nome indica, a matéria escura nem emite nem absorve luz - nem qualquer outra radiação eletromagnética que telescópios atuais podem detectar. Mas talvez à procura de matéria escura não é a única maneira de encontrá-lo. Talvez possamos, em certo sentido, ouvir.
Uma pesquisa feita por Arvanitaki e colaboradores, publicado recentemente na revista Physical Review Letters, explora se a matéria escura poderia ser um tipo de onda que ressoa, como uma corda de violão, com uma frequência dentro do alcance do ouvido humano.
"Seria um tom muito chato, monótono", explica Arvanitaki. Ela demonstra com um barítono "Oooooo."
Arvanitaki não está sugerindo que poderíamos simplesmente ouvir o assunto oculto do universo cantarolando afastado em uma noite de outra forma tranquila. Em vez disso, ela e os seus colaboradores têm explorado a possibilidade de que a matéria escura pode assumir a forma de uma onda que ressoa na faixa de kilohertz - a frequência audível para nós.
Também é possível que a onda poderia ressoar em freqüências mais altas ou mais baixas, como as audível para cães ou elefantes, ou não audível para quaisquer ouvidos conhecidos.
A ideia por trás do "som" de matéria escura é aquele que pode ser testado com aparato experimental existente a baixo custo, e pode produzir insights de iluminação em um dos mais profundos enigmas do universo.
Para explorar esta ideia requer reimaginar a matéria escura não como uma partícula - a concepção mais comum dela - mas como uma onda. Ou um pouco de ambos.
Se você arrumar partículas suficientes - bósons, para ser exato - em um determinado espaço, eles se sobrepõem um ao outro e começam a se comportar como uma onda clássica. Se postular uma onda matéria escura, a sua amplitude (a distância entre os seus picos e vales) está definido pela densidade da matéria escura, e a sua frequência (o número de picos durante um dado tempo) é definida pela sua massa.
A questão torna-se então como detectá-lo. Ondas vêm em uma variedade enorme de tamanhos, desde as ondas de rádio de baixa frequência o comprimento de um campo de futebol até os raios gama com frequências a largura de átomos. ondas de matéria escura poderia concebivelmente ter uma frequência de qualquer lugar ao longo deste enorme espectro, uma vez que não sabemos a sua massa.
Há também a possibilidade de que a matéria escura não é detectável em tudo, desde a matéria escura única interação é conhecido por ter é gravitacional; ele está sob nenhuma obrigação de interagir com a gente de outras maneiras que podemos medir.
Mas na maioria dos modelos atuais da física, matéria raramente interage com seu ambiente em apenas um caminho. Parece provável que a matéria escura se mistura com seus arredores em pelo menos uma outra forma que não gravitacionalmente.
Convenientemente, Arvanitaki diz, experiências ao redor do mundo estão fazendo medições que poderia suportar sinais indicadores de interações de matéria escura (mesmo que tais experiências não foram projetados especificamente para a busca de matéria escura).
"Essa é a coisa legal sobre isso", diz ela. "Nós não precisamos de provar qualquer nova tecnologia. A maioria das tecnologias já estão lá, e está aproveitando as ferramentas desenvolvidas para outra finalidade. "
Por exemplo, a equipe obteve dados registrados por AURIGA, um detector de ondas gravitacionais de ressonância bar na Itália, e olhou para a evidência de ondas de matéria escura dentro da faixa de kilohertz.
Embora o experimento AURIGA não foi projetado para procurar matéria escura, os dados coletados poderia, como trechos de um filme deitado no chão da sala de edição, revelam uma narrativa anteriormente oculto.
Talvez, Arvanitaki e colaboradores sugeriram, as pequenas oscilações medidos pelo experimento pode ser afetado por ondas de matéria escura. Em teoria, a frequência dessas oscilações seria ampliado se estivessem em sincronia com a frequência de matéria escura. Efeitos similares podem acontecer em escalas diárias, como quando Millennium Bridge de Londres abriu em Junho de 2000. Ele começou a balançar de um lado para o outro ", como muitos pedestres caiu espontaneamente em sintonia com as vibrações da ponte, inadvertidamente, amplificando-as", de acordo com um papel na Natureza.
Arvanitaki e colaboradores também explorou se a frequência das oscilações em relógios atômicos - cronometristas mais precisos do mundo - poderia igualmente ser usado para detectar ondas gravitacionais. Neste cenário, a oscilação da onda de matéria escura poderia causar uma oscilação mensurável nos níveis de energia no relógio atômico.
Em suas investigações iniciais, a equipe viu nenhuma evidência nos dados. Eles apenas arranhamos a superfície, no entanto, ao utilizar essas ferramentas para pesquisar a matéria escura. Experimentalistas está navegando na dados AURIGA para os padrões reveladores e relógios atômicos pode ser ajustado para cobrir faixas mais amplas do espaço de parâmetros onde a matéria escura pode residem (na faixa de 1 Hz e abaixo).
Assim, enquanto a matéria escura continua a ser, pelo menos por agora, tanto invisível e silencioso, Arvanitaki diz que este novo método de caça para ela apenas começou. A pesquisa até agora tem feito um importante passo no processo de eliminação - outro suspeito removido do lineup de candidatos de matéria escura - com mais investigação a ser feito.
A probabilidade de encontrar evidências de matéria escura em uma faixa muito estreita kilohertz foi baixa - como tentar pegar um peixe específico em um oceano repleto de vida. A captura grande ainda está lá fora, no entanto, com um vasto mar de frequências de ondas ainda a explorar.
"Esta é a história de experiência", diz Arvanitaki. "Você apenas tem que olhar. Mesmo se você não encontrar nada, isso não significa que você parar. Se você não olha, você não sabe. "
O Galaxy diário via do Instituto Perimeter
Uma pesquisa feita por Arvanitaki e colaboradores, publicado recentemente na revista Physical Review Letters, explora se a matéria escura poderia ser um tipo de onda que ressoa, como uma corda de violão, com uma frequência dentro do alcance do ouvido humano.
"Seria um tom muito chato, monótono", explica Arvanitaki. Ela demonstra com um barítono "Oooooo."
Arvanitaki não está sugerindo que poderíamos simplesmente ouvir o assunto oculto do universo cantarolando afastado em uma noite de outra forma tranquila. Em vez disso, ela e os seus colaboradores têm explorado a possibilidade de que a matéria escura pode assumir a forma de uma onda que ressoa na faixa de kilohertz - a frequência audível para nós.
Também é possível que a onda poderia ressoar em freqüências mais altas ou mais baixas, como as audível para cães ou elefantes, ou não audível para quaisquer ouvidos conhecidos.
A ideia por trás do "som" de matéria escura é aquele que pode ser testado com aparato experimental existente a baixo custo, e pode produzir insights de iluminação em um dos mais profundos enigmas do universo.
Para explorar esta ideia requer reimaginar a matéria escura não como uma partícula - a concepção mais comum dela - mas como uma onda. Ou um pouco de ambos.
Se você arrumar partículas suficientes - bósons, para ser exato - em um determinado espaço, eles se sobrepõem um ao outro e começam a se comportar como uma onda clássica. Se postular uma onda matéria escura, a sua amplitude (a distância entre os seus picos e vales) está definido pela densidade da matéria escura, e a sua frequência (o número de picos durante um dado tempo) é definida pela sua massa.
A questão torna-se então como detectá-lo. Ondas vêm em uma variedade enorme de tamanhos, desde as ondas de rádio de baixa frequência o comprimento de um campo de futebol até os raios gama com frequências a largura de átomos. ondas de matéria escura poderia concebivelmente ter uma frequência de qualquer lugar ao longo deste enorme espectro, uma vez que não sabemos a sua massa.
Há também a possibilidade de que a matéria escura não é detectável em tudo, desde a matéria escura única interação é conhecido por ter é gravitacional; ele está sob nenhuma obrigação de interagir com a gente de outras maneiras que podemos medir.
Mas na maioria dos modelos atuais da física, matéria raramente interage com seu ambiente em apenas um caminho. Parece provável que a matéria escura se mistura com seus arredores em pelo menos uma outra forma que não gravitacionalmente.
Convenientemente, Arvanitaki diz, experiências ao redor do mundo estão fazendo medições que poderia suportar sinais indicadores de interações de matéria escura (mesmo que tais experiências não foram projetados especificamente para a busca de matéria escura).
"Essa é a coisa legal sobre isso", diz ela. "Nós não precisamos de provar qualquer nova tecnologia. A maioria das tecnologias já estão lá, e está aproveitando as ferramentas desenvolvidas para outra finalidade. "
Por exemplo, a equipe obteve dados registrados por AURIGA, um detector de ondas gravitacionais de ressonância bar na Itália, e olhou para a evidência de ondas de matéria escura dentro da faixa de kilohertz.
Embora o experimento AURIGA não foi projetado para procurar matéria escura, os dados coletados poderia, como trechos de um filme deitado no chão da sala de edição, revelam uma narrativa anteriormente oculto.
Talvez, Arvanitaki e colaboradores sugeriram, as pequenas oscilações medidos pelo experimento pode ser afetado por ondas de matéria escura. Em teoria, a frequência dessas oscilações seria ampliado se estivessem em sincronia com a frequência de matéria escura. Efeitos similares podem acontecer em escalas diárias, como quando Millennium Bridge de Londres abriu em Junho de 2000. Ele começou a balançar de um lado para o outro ", como muitos pedestres caiu espontaneamente em sintonia com as vibrações da ponte, inadvertidamente, amplificando-as", de acordo com um papel na Natureza.
Arvanitaki e colaboradores também explorou se a frequência das oscilações em relógios atômicos - cronometristas mais precisos do mundo - poderia igualmente ser usado para detectar ondas gravitacionais. Neste cenário, a oscilação da onda de matéria escura poderia causar uma oscilação mensurável nos níveis de energia no relógio atômico.
Em suas investigações iniciais, a equipe viu nenhuma evidência nos dados. Eles apenas arranhamos a superfície, no entanto, ao utilizar essas ferramentas para pesquisar a matéria escura. Experimentalistas está navegando na dados AURIGA para os padrões reveladores e relógios atômicos pode ser ajustado para cobrir faixas mais amplas do espaço de parâmetros onde a matéria escura pode residem (na faixa de 1 Hz e abaixo).
Assim, enquanto a matéria escura continua a ser, pelo menos por agora, tanto invisível e silencioso, Arvanitaki diz que este novo método de caça para ela apenas começou. A pesquisa até agora tem feito um importante passo no processo de eliminação - outro suspeito removido do lineup de candidatos de matéria escura - com mais investigação a ser feito.
A probabilidade de encontrar evidências de matéria escura em uma faixa muito estreita kilohertz foi baixa - como tentar pegar um peixe específico em um oceano repleto de vida. A captura grande ainda está lá fora, no entanto, com um vasto mar de frequências de ondas ainda a explorar.
"Esta é a história de experiência", diz Arvanitaki. "Você apenas tem que olhar. Mesmo se você não encontrar nada, isso não significa que você parar. Se você não olha, você não sabe. "
O Galaxy diário via do Instituto Perimeter
Crédito da imagem: Com graças à mytholipedia.com
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