Ny studie: forskare utvecklar 3D-utskrivet vakuumsystem för att fånga undflyende mörk materia

StockholmForskare vid University of Nottingham har utvecklat en ny metod för att fånga in mörk materia. De använde ett 3D-utskrivet vakuumsystem för att upptäcka domänväggar. Detta bidrar till vår förståelse av mörk materia och mörk energi. Deras studie publicerades i Physical Review D.

Professor Clare Burrage och docent Lucia Hackermuellers forskargrupp har utformat ett vakuumsystem baserat på teoretiska beräkningar. Systemet är avsett att sänka gastätheten och tillsätta mycket kalla litiumatomer.

Så här har de gjort:

• Tillverkade ett vakuumsystem med hjälp av 3D-utskrift.
• Konstruerade systemet för att minska gasdensiteten.
• Integrerade ultrasvala litiumatomer i vakuumet.

Professor Burrage förklarar att universum till största delen består av mörk materia och mörk energi, medan vanlig materia endast utgör en liten del. Även om forskare kan observera effekterna av mörk materia och mörk energi, vet de inte vad dessa substanser faktiskt är. En teori är att de kan vara kopplade till en typ av partikel som kallas skalärfält.

Mörk materia är den osynliga massan i galaxer, medan mörk energi får universum att expandera snabbare. Forskargruppen letar efter skalära fält, som kan vara antingen mörk materia eller mörk energi. Genom att använda mycket kalla atomer kan de kanske ta reda på varför universum accelererar.

De 3D-printade kärlen utformades utifrån en teori om att ljusa skalära fält förändras när densiteten förändras. Denna förändring skapar skiljelinjer som kallas domänväggar. När densiteten minskar ytterligare bildas det oregelbundenheter, vilka kallas mörka väggar.

Läs också:

Idag · 23:18

Dramatisk comeback: elefantsälar återhämtar sig från utrotning

Teamet skapade en speciell vakuumanordning för att identifiera mörka väggar. Denna vakuumapparat imiterar övergången från ett tjockt område till ett tunnare. De kommer att kyla ner litiumatomer med hjälp av laser till -273 grader Celsius, vilket är mycket nära den absoluta nollpunkten. Vid denna temperatur uppvisar atomerna kvantegenskaper, vilket gör dem lättare att analysera.

Dr. Hackermueller utformade laboratorieexperimentet. De 3D-printade behållarna är idealiska för att fånga in mörk materia. För att bevisa detta kommer de att låta ett moln av kalla atomer passera genom väggarna. Molnet förväntas ändra riktning.

De kyler ner atomerna genom att bestråla dem med laserljus, vilket minskar deras energi och gör det möjligt att upptäcka dem mer exakt. Att bygga systemet tog tre år, och de hoppas kunna få resultat inom ett år.

Oavsett om de upptäcker mörka väggar eller inte, kommer det att förbättra vår förståelse av mörk energi och mörk materia. Detta experiment visar att en välplanerad laboratorieuppställning kan mäta viktiga effekter relaterade till universum som annars inte kan observeras.

Forskargruppen tror att denna studie kommer att hjälpa oss att lära oss mer om rymden och kanske tillåta oss att utforska universum delar som vi fortfarande inte förstår.