Андрей Деревянко из Университета Невады в Рино и его коллега Максим Поспелов из Университета Виктории и Института теоретической физики Периметра в Канаде предложили метод поиска темной материи с помощью спутников GPS и других сетей атомных часов. который сравнивает время на часах и ищет расхождения.«Несмотря на убедительные данные наблюдений о существовании темной материи, ее природа остается загадкой», — сказал Деревянко, профессор Колледжа наук Университета. «Некоторые исследовательские программы в области физики элементарных частиц предполагают, что темная материя состоит из материи, подобной тяжелым частицам. Это предположение может не соответствовать действительности, и существует значительный интерес к альтернативам».«Современная физика и космология резко терпят неудачу в том, что они могут объяснить только 5 процентов массы и энергии во Вселенной в форме обычной материи, а остальное остается загадкой».
Есть свидетельства того, что темная энергия составляет около 68 процентов загадочной массы и энергии. Остальные 27 процентов обычно считаются темной материей, хотя она не видна и ускользает от прямого обнаружения и измерения.
«Наше исследование преследует идею о том, что темная материя может быть организована в виде большого газоподобного скопления топологических дефектов или энергетических трещин», — сказал Деревянко. "Мы предлагаем обнаруживать дефекты, темную материю, когда они проникают через нас с помощью сети чувствительных атомных часов. Идея состоит в том, что когда часы выходят из синхронизации, мы будем знать, что темная материя, топологический дефект, прошла Фактически, мы предполагаем использовать созвездие GPS в качестве крупнейшего детектора темной материи, созданного людьми ".
Их исследования были хорошо приняты научным сообществом, когда теория была представлена на научных конференциях в этом году, и их статья по этой теме появилась сегодня в онлайн-версии научного журнала Nature Physics, опередив печатную версию.Деревянко работает над анализом данных GPS с Джеффом Блевиттом, директором геодезической лаборатории Невады, также из Колледжа наук Университета Невады в Рино. Геодезическая лаборатория разработала и поддерживает крупнейший в мире центр обработки данных GPS, способный непрерывно обрабатывать информацию с 12 000 станций по всему миру, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.Эти двое начинают проверять идеи обнаружения темной материи, анализируя данные часов с 30 спутников GPS, которые используют атомные часы для повседневной навигации.
Коррелированные сети атомных часов, такие как GPS и некоторые уже существующие наземные сети, могут быть использованы в качестве мощного инструмента для поиска топологического дефекта темной материи, где первоначально синхронизированные часы станут десинхронизированными. Ожидается, что расхождения во времени между пространственно разделенными часами будут иметь отчетливую сигнатуру.
Блевитт, также физик, объяснил, как массив атомных часов может обнаруживать темную материю.«Мы знаем, что там должна быть темная материя, например, потому что видно, что она искривляет свет вокруг галактик, но у нас нет доказательств того, из чего она может состоять», — сказал он. «Если бы темной материи не было, обычной материи, о которой мы знаем, было бы недостаточно, чтобы отклонить свет так сильно, как он это делает. Одна из возможностей состоит в том, что темная материя в этом газе может состоять не из частиц, как нормальная материя, а из макроскопических несовершенств ткани пространства-времени.«Земля движется сквозь этот газ, когда он вращается вокруг галактики.
Таким образом, для нас этот газ может казаться галактическим ветром темной материи, дующим через систему Земли и ее спутники. Когда темная материя проходит мимо, она иногда может вызывать часы системы GPS рассинхронизируются с контрольным образцом в течение примерно 3 минут. Если темная материя вызывает рассинхронизацию часов более чем на миллиардную долю секунды, мы легко сможем обнаруживать такие события ".