.Scientists propose a new method to search for dark matter using LIGO
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.Scientists propose a new method to search for dark matter using LIGO
과학자들은 LIGO를 사용하여 암흑 물질을 검색하는 새로운 방법을 제안합니다
Tejasri Gururaj, Phys.org 제공 기술자가 LIGO 거울 중 하나를 조사하여 표면을 비스듬한 각도로 빛으로 비춥니다. 출처: LIGO, September 20, 2024
Physical Review Letters ( PRL ) 에 게재된 새로운 연구에서는 LIGO와 같은 중력파 감지기를 사용하여 스칼라장 암흑 물질을 탐색하는 방안을 제안했습니다. 어둠의 물질은 물질의 애매한 형태로, 우주에서 관찰 가능한 물질의 최대 30%를 차지합니다. 빛을 흡수, 방출 또는 반사하지 않아 우리에게 보이지 않습니다. 그 존재는 은하계 군집의 움직임과 은하계의 회전과 같은 가시 물질에 미치는 중력 효과로 인해 추론됩니다 .
애매한 특성으로 인해 과학자들의 광범위한 관심을 얻었습니다. 그러나 광범위한 연구에도 불구하고 그 본질은 여전히 알려지지 않았습니다. 카디프 대학의 Alexandre Sébastien Göttel 박사가 이끄는 PRL 연구는 스칼라 필드 다크 매터라고 불리는 다크 매터의 특정 후보를 찾는 것을 탐구합니다. Göttel 박사는 Phys.org와 이 연구에 대해 이야기를 나누었습니다.
"저는 최근 태양 중성미자에 초점을 맞춘 입자 물리학에서 중력파 데이터 분석으로 분야를 바꿨습니다. LIGO로 암흑 물질을 탐색할 수 있는 기회는 간섭계에 대해 더 많이 배우는 동시에 두 분야에서 제 전문 지식을 적용하는 이상적인 방법처럼 보였습니다."라고 Göttel 박사는 말했습니다. 중력파 검출기 중력파 감지기는 시공간의 아주 작은 왜곡(중력파라고도 함)을 감지하는 고감도 장치입니다. 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 레이저 간섭계를 사용하여 중력파를 감지합니다. 이 설정은 직각으로 4km 길이의 두 개의 팔로 구성됩니다.
레이저 빔은 두 개로 분할되어 각 팔을 따라 전송됩니다. 중력파는 시공간 자체를 늘리고 압축하며, 본질적으로 횡파이므로 한 팔의 거리는 늘어나고 다른 팔은 압축됩니다. 즉, 빛이 걸리는 시간은 각 팔을 따라 다릅니다. 그런 다음 두 빔은 거울을 사용하여 중앙으로 다시 보내지고 간섭 패턴이 측정됩니다. 변경된 간섭 패턴은 LIGO가 중력파의 존재를 감지하는 방법입니다.
LIGO를 이용한 암흑물질 탐지
암흑 물질의 가설적 형태 중 하나는 스칼라장 암흑 물질입니다. 이들은 초경량 스칼라 보손 입자로, 고유한 스핀이나 방향성을 가지고 있지 않습니다. 간단히 말해서, 이들이 공간에서 회전하더라도 그 속성은 변하지 않을 것입니다. 스칼라장 암흑 물질은 물질과 빛과 약하게 상호 작용한다고 이론화되어 있습니다. 이 약한 상호 작용은 낮은 질량과 결합되어 스칼라장 암흑 물질이 파동과 같은 구조를 보일 수 있으며, 퍼져나가고 겹쳐져 파동 패턴을 형성할 수 있음을 의미합니다.
이를 통해 그들은 암흑 물질의 구름과 같이 공간을 쪼개지지 않고 이동할 수 있는 안정적인 형태를 만들 수 있습니다. 스칼라장 암흑 물질의 이러한 특성은 LIGO와 같은 중력파 검출기를 사용하여 이를 검색하는 데 중요합니다.
-괴텔 박사는 "어떤 이론은 암흑 물질이 입자보다 파동에 더 가깝게 행동한다고 제안합니다. 이러한 파동은 일반 물질에서 미세한 진동을 일으키며, 이는 중력파 검출기로 감지할 수 있습니다 ." 라고 설명했습니다. 질량 효과 테스트 연구팀은 LIGO의 세 번째 관측에서 얻은 데이터를 사용하고 검색 범위를 저주파(10~180헤르츠)로 확장하여 이전 작업보다 감도를 향상시켰습니다.
-이전 연구에서는 스칼라장 암흑 물질이 중력파와 유사하게 빔 분할기 에 미치는 효과를 고려했지만 , 연구진은 간섭계 팔에 있는 거울에도 그 효과를 포함시켰습니다. " 원자 수준 에서 , 암흑 물질 장은 전자기장과 함께 변동하는 것으로 상상할 수 있습니다. 암흑 물질 장의 진동은 전자기 상호 작용을 지배하는 기본 상수, 즉 미세 구조 상수와 전자 질량을 효과적으로 수정합니다."라고 Göttel 박사는 말했습니다. 암흑 물질 진동은 우주의 모든 원자에 영향을 미치므로, 간섭계 팔에 있는 시험 질량이나 거울에 미치는 영향을 고려하는 것이 연구팀이 내린 중요한 고려 사항이었습니다. 괴텔 박사는 더 자세히 설명했습니다.
모든 물질은 이러한 진동의 영향을 받지만, 장비의 다른 부분의 진동은 우리가 감지할 수 있는 레이저 빔 에 전혀 영향을 미치지 않거나 거의 영향을 미치지 않습니다 ." 상한 설정 연구진은 스칼라장 암흑 물질이 LIGO 구성 요소, 빔 분할기 및 테스트 질량과 어떻게 상호 작용하는지 이해하기 위해 이론적 모델을 개발했습니다. 그 후, 그들은 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 스칼라장 암흑 물질이 존재한다면 LIGO의 출력에 어떤 영향을 미칠지 이해했습니다. 시뮬레이션은 LIGO 데이터에서 찾아야 할 신호나 이상 현상의 종류에 대한 아이디어를 제공합니다. 그런 다음 연구팀은 LIGO의 데이터를 사용하고 대수 스펙트럼 분석이라는 방법을 적용하여 스칼라장 암흑 물질의 예측된 효과와 일치하는 패턴이나 신호를 식별했습니다.
-팀은 LIGO 데이터에서 스칼라장 암흑 물질에 대한 설득력 있는 증거를 찾지 못했습니다. 그러나 그들은 암흑 물질과 LIGO 구성 요소 간 상호 작용 강도에 대한 새로운 상한을 설정할 수 있었습니다. 이 결합 강도는 스칼라 암흑 물질의 존재를 감지할 수 있는 임계값 입니다. 이 결합 강도 의 값은 이 특정 주파수 범위에서 이전 작업보다 10,000배 향상되었습니다.
"저희는 저주파에서 유의미한 시험 질량의 추가적 차이 효과를 고려한 최초의 연구입니다. 이를 데이터의 통계적 힘을 극대화하는 새로운 분석 방법과 결합하여 크게 개선된 결과를 얻었습니다."라고 Göttel 박사는 결론지었습니다. 이 연구는 코어 광학 변화의 영향을 예측하는 방법을 제시하며, 거울 두께를 약간만 조정해도 상당한 개선이 이루어질 수 있음을 보여줍니다. 연구팀은 또한 미래의 검출기가 간접 탐색 방법보다 성능이 뛰어나고 스칼라 암흑 물질 이론의 전체 범주를 배제할 수 있을 것으로 추정합니다.
추가 정보: Alexandre S. Göttel et al, LIGO를 이용한 스칼라 필드 암흑 물질 탐색, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.101001 저널 정보: Physical Review Letters
https://phys.org/news/2024-09-scientists-method-dark-ligo.html
메모 2409211923
암흑물질이 전자기파처럼 진동파이고 원자 수준에서 암흑 물질 장은 전자기장과 함께 변동하는 것으로 가정할 수 있다면 oser가 미세상수로 ossms가 암흑물질계의 필드일 수 있다. 그 모습이 보기1.이다. 허허.
그 질량의 규모는 다중우주의 범위를 훌쩍 넘어선다. msbase을 일반물질로 본다면 msoss는 oser를 통해 질량을 확장한 스칼라장 때문에 암흑물질이 된듯 하다. 어허.
보기1.
Sample msoss
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cdbdcbdbb
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- Dr. Göttel explained, "Some theories suggest that dark matter behaves more like waves than particles. These waves cause tiny vibrations in ordinary matter, which can be detected by gravitational wave detectors." The mass effect test team used data from LIGO's third observation and extended the search range to lower frequencies (10–180 hertz), improving sensitivity over previous work.
- Previous studies considered the effect of scalar dark matter fields on beam splitters, similar to gravitational waves, but the researchers also included the effect on the mirrors in the interferometer arms. "At the atomic level, the dark matter field can be imagined as fluctuating with the electromagnetic field. The oscillations of the dark matter field effectively modify the fundamental constants that govern electromagnetic interactions, namely the fine-structure constant and the electron mass," Dr. Göttel said. Since dark matter oscillations affect every atom in the universe, accounting for the effect on the test mass or mirrors in the interferometer arms was an important consideration for the team. Dr. Goetel explained in more detail.
Note 2409211923
If dark matter is an oscillating wave like an electromagnetic wave and the dark matter field at the atomic level can be assumed to fluctuate with the electromagnetic field, then oser can be a fine constant and ossms can be a field of the dark matter system. That's what it looks like. Hehe.
The scale of its mass far exceeds the scope of the multiverse. If we consider msbase as ordinary matter, msoss seems to have become dark matter because of the scalar field that expanded its mass through oser. Hehe.
Example 1.
Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
sample 1.vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
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f000e0|b0dac0
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0deb00|ac000f
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sample qoms (standard)
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sample pms (standard)
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000000000q0
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