微型引力波探测器可以探测暗物质

2019-10-24 09:25:07

在大爆炸后的一秒钟内,第一个新生的黑洞可能已经宣布了它们的形成,引力波随着它们向外扩散进入膨胀的宇宙,拉伸和挤压了存在的结构。现在西北大学的研究人员已经开始计划一种平板大小的传感器,它可以第一次探测到这些原始的叫声。

2016年,耗资10亿美元的激光干涉引力波天文台(LIGO)首次测量了时空波纹,即所谓的引力波;这些现象来自遥远的超大质量黑洞的碰撞和合并。从那时起,大型探测器也记录了中子星合并产生的引力波。西北大学提出的微型探测器在7月份获得了大量的资金,它可以测量以前从未测量过的物体的高频波,比如最早的宇宙中的黑洞。

目前的引力波探测器如美国位于美国的LIGO和欧洲的Virgo使用一个由镜子和激光“手臂”组成的庞大系统来测量引力波通过所引起的微小距离变化。西北大学的悬浮传感器探测器将使用激光将一个玻璃珠悬浮在真空室中,制造出一个手臂只有一米长的力敏传感器。它将从原始黑洞的形成和被称为轴子的理论粒子的活动中监听回声,这两者都是神秘的暗物质隐藏物质的候选者,这些物质可能构成宇宙的大部分质量,除了它们的引力存在之外是看不见的。

西北大学物理学家、新探测器项目首席研究员Andrew Geraci说:“我认为人们对扩大引力波搜索的频率范围更有兴趣,特别是在最近激动人心的LIGO发现之后。”“这些与暗物质相关的信息源更像是推测——LIGO发现的信息源很可能存在。”

为了尝试探测来自这些来源的波,西北大学的项目将使用位于洛杉矶的美国慈善基金会W. M. Keck基金会提供的100万美元资金,以及该大学提供的额外支持。经过两年的发展,这一一米长的原型将初步运行一年,并可能为更大的探测器铺平道路,可以达到10米的长度。

加州理工学院的实验物理学家Rana Adhikari没有参与悬浮传感器项目,他说,许多研究人员质疑,在如此高的频率下,是否有任何东西具有成为强引力波源的能量——超过10000赫兹。但他补充说,与暗物质有关的假想来源可能会证明这个例外:“我们可能会对宇宙在超声波引力波机制下产生的所有新奇事物感到惊讶。”

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