Maaari ba Tulungan ng Pizza na matugunan ang Madilim na Mahalagang Misteryo, Ipakita ang Bagong Physics na lampas sa Pamantayang Modelo?

Larawan 1. Mga disenyo ng espasyo na may iba’t ibang mga panloob na kompartamento. (Kaliwa pakanan) ① solong malaking puwang, ② solong maliit na puwang, ③ maraming maliliit na puwang, puwang ng multi-cell (puwang ng pizza), puwang ng multi-cell na may mga puwang. Kredito: IBS

Ang isang puwang na nahahati sa maraming magkaparehong mga cell ay nagbibigay ng isang mahusay na ruta para sa mga high-frequency na paghahanap ng madilim na bagay.

Sa kabila ng nawala nitong maliit na masa, ang ehe ay maaaring magturo sa mga bagong pisika na lampas sa Pamantayang Modelong napatunayan na ang pagkakaroon nito. Ipinanganak upang ipaliwanag ang pangunahing problema sa mahusay na proporsyon ng malakas na puwersang nukleyar na nauugnay sa kawalang-timbang ng bagay na-antimatter sa ating sansinukob, ginagawang isang kaakit-akit din na kandidato ng madilim na bagay na ito. Bagaman umiiral ang mga palakol sa sapat na bilang upang maipaliwanag ang “nawala” na masa sa Uniberso, ang pag-aaral ng madilim na bagay na ito ay medyo mahirap hanggang ngayon.

Naniniwala ang mga siyentista na kapag ang isang axis ay nakikipag-ugnay sa magnetic field, ang enerhiya nito ay gagawing isang photon. Ang nagresultang photon ay inaasahang nasa isang lugar sa saklaw ng dalas ng microwave. Umaasa na makahanap ng tamang tugma para sa axis, ang mga eksperimento ay gumagamit ng isang detektor ng microwave, isang haloscope ng lukab. Ang magnetic field na pinupuno ang lukab, na mayroong isang cylindrical resonator na binuo sa isang solenoid, ay nagpapalakas ng signal. Pinapayagan din ng haloscope ang mga siyentista na patuloy na ayusin ang resonant frequency ng lukab. Gayunpaman, ang pinaka-tumpak na eksperimento sa paghahanap ng axis, Axion Dark Matter eXperiment (ADMX) Unibersidad sa Washington Naghahanap ito sa mga rehiyon ng mababang dalas sa ibaba ng 1 GHz, tulad ng pag-scan ng mas mataas na dalas ng mga rehiyon ay nangangailangan ng isang mas maliit na radius ng agwat, na nagreresulta sa makabuluhang pagkawala ng lakas ng tunog at kaya mas kaunting signal. (Larawan 1-②)

Sa Axion and Precision Physics Research Center (CAPP) sa ilalim ng Institute of Basic Science (IBS) sa South Korea, Dr. Ang isang pangkat ng pagsasaliksik na pinangunahan ng YOUN SungWoo ay nakabuo ng isang bagong disenyo ng lukab na multi-cell na tinatawag na “pizza cavity”. “Tulad ng paggupit ng mga pizza sa maraming mga hiwa, maraming mga kompartamento ang hinahati ang walang bisa na dami nang patayo sa magkaparehong mga piraso (mga cell). Ang multi-cell haloscope na ito na halos walang pagkawala ng lakas ng tunog ay nagbibigay ng makabuluhang output ng pag-scan sa rehiyon ng dalas ng dalas. (Larawan 1-⑤). Habang may mga pagsisikap na pagsamahin ang mga puwang at pagsamahin ang mga indibidwal na signal sa lahat ng mga puwang na nakatutok sa parehong dalas, ang kumplikadong pag-set up at di-walang halaga na mekanismo ng pagtutugma ng dalas ay naging mga bottleneck. (Larawan 1-③). Ang kaukulang may-akda ng pag-aaral, Dr. YOUN SungWoo, “Ito ay may isang mas simpleng pag-set up ng detektor at isang natatanging mekanismo ng pagtutugma ng yugto, pati na rin ang isang mas malaking dami ng pagtuklas kumpara sa tradisyunal na disenyo ng multi-cavity.”

Seksyon na Pagtingin ng Iba't ibang Mga Multi-Cell Cavity

Larawan 2. Pagtingin ng cross-sectional ng iba’t ibang mga multicellular (doble, quad, at octal) na mga lukab na may inaasahang pamamahagi (mula sa kunwa) ng patlang na sapilitan ng axis na sapilitan. Kredito: IBS

Pinatunayan ng mga mananaliksik na ang multicellular cavity ay maaaring makakita ng mga signal ng mataas na dalas na may pinabuting kahusayan at pagiging maaasahan. Sa isang eksperimento gamit ang isang 9T superconducting magnet na may temperatura na 2 kelvins (271 ° C), mabilis na na-scan ng koponan ang saklaw na dalas ng> 200 MHz na higit sa 3 GHz; Ito ay 4 ~ 5 beses na mas mataas ang pagiging sensitibo sa mga modelo ng teoretikal na zone kaysa sa ADMX kaysa sa mga nakaraang resulta na ginawa ng iba pang mga eksperimento. Bilang karagdagan, pinapayagan ng bagong disenyo ng puwang na ito ang mga mananaliksik na galugarin ang isang tukoy na saklaw ng dalas ng apat na beses na mas mabilis kaysa sa isang maginoo na eksperimento. “Pagkuha ng mga bagay apat na beses na mas mabilis.” Sinabi ni Dr. Pabirong idinagdag ni Youn: “Gamit ang disenyo ng lukab na multi-cell na ito, ang Ph.D. ang mga mag-aaral ay dapat na makapagtapos nang mas mabilis kaysa sa ibang mga laboratoryo. “

Ang ginagawang madali upang mapatakbo ang disenyo ng multi-cell na ito ay ang puwang sa pagitan ng mga gitnang seksyon. Kapag ang lahat ng mga cell ay spatially konektado, isang solong antena ang tumatanggap ng signal sa buong dami. Sinabi ni Dr. “Ang puwang sa pagitan ay tumutulong sa mga cell na gumana, tulad ng isang pizza saver na pinapanatili ang mga hiwa ng pizza na buo sa kanilang orihinal na sarsa,” sabi ni Youn. Pinapayagan din ng solong antena ang mga mananaliksik na suriin kung ang mga patlang na electromagnetic na sapilitan ng axis ay pantay na ipinamamahagi sa buong puwang na napatunayang kritikal sa pagkuha ng maximum na mabisang dami. Gayunpaman, ang kawastuhan at maling pag-ayos sa pagtatayo ng lukab ay maaaring hadlangan ang katumpakan. Para dito, pinapayagan ng disenyo ng multi-cell na ayusin ang laki ng puwang sa gitna upang mapahinga ito nang hindi nag-iiwan ng nasayang na dami, “paliwanag ni Dr. Youn.

Dalawang taon ng malawak na pagsisikap ng pangkat ng pagsasaliksik ay nagresulta sa isang pinakamainam na disenyo para sa matagal nang hinahangad na madilim na paghahanap sa mga rehiyon na may dalas ng dalas. Sinusubukan ng koponan na isama ang maraming mga puwang ng multicell sa mga umiiral na mga system sa CAPP upang mapalawak ang band sa paghahanap ng axis sa mga rehiyon na may mas mataas na dalas kaysa sa kasalukuyang ginagalugad.

Sanggunian: “Paghahanap para sa Invisible Axion Dark Matter kasama ang Multicell Haloscope” nina Junu Jeong, SungWoo Youn, Sungjae Bae, Jihngeun Kim, Taehyeon Seong, Jihn E. Kim, at Yannis K. Semertzidis, 25 Nob 2020, Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.221302

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.