Anda tahu pepatah lama: "jika Anda ingin menyembunyikan sesuatu, letakkan di depan mata?" Nah, menurut proposal baru oleh dua profesor fisika, logika ini mungkin menjadi alasan mengapa para ilmuwan telah berjuang begitu lama untuk menemukan massa misterius yang diyakini terdiri 27% dari materi di alam semesta.
Singkatnya, dua fisikawan ini percaya bahwa materi gelap dapat ditemukan dengan cara yang sama seperti Anda dapat menemukan rute tercepat untuk bekerja: dengan berkonsultasi dengan Global Positioning System.
Andrei Derevianko, dari University of Nevada, Reno, dan Maxim Pospelov, dari Universitas Victoria dan Institut Perimeter untuk Fisika Teoritis di Kanada, mengusulkan metode ini awal tahun ini di serangkaian konferensi ilmiah terkenal, di mana ia bertemu dengan persetujuan umum .
Gagasan mereka menyerukan penggunaan satelit GPS dan jaringan jam atom lainnya dan membandingkan waktu mereka untuk mencari perbedaan. Derevianko dan Pospelov menyarankan bahwa materi gelap dapat memiliki pengaruh yang mengganggu pada jam atom, dan bahwa dengan melihat jaringan jam atom yang ada, dimungkinkan untuk menemukan kantong materi gelap dengan tanda tangan mereka yang khas.
Keduanya mulai menguji teori ini dengan menganalisis data jam dari 30 satelit GPS, yang menggunakan jam atom untuk navigasi sehari-hari. Jaringan berkorelasi dari jam atom, seperti GPS dan beberapa jaringan darat yang sudah ada, dapat digunakan sebagai alat yang kuat untuk mencari materi gelap cacat topologis di mana jam yang awalnya disinkronkan akan menjadi tidak sinkron.
"Meskipun bukti pengamatan yang kuat untuk keberadaan materi gelap, sifatnya tetap menjadi misteri," Derevianko, seorang profesor di College of Science di Universitas, mengatakan. “Beberapa program penelitian dalam fisika partikel mengasumsikan bahwa materi gelap terdiri dari materi seperti partikel berat. Asumsi ini mungkin tidak berlaku, dan minat yang signifikan ada untuk alternatif. "
Proposal mereka didasarkan pada gagasan bahwa materi gelap dapat berasal dari retakan di medan kuantum alam semesta yang dapat mengganggu sifat fundamental seperti massa elektron, dan memiliki efek pada cara kita mengukur waktu. Ini merupakan pemutusan dari pandangan yang lebih konvensional bahwa materi gelap terdiri dari partikel subatomik seperti WIMP dan axion.
"Penelitian kami mengejar gagasan bahwa materi gelap dapat diatur sebagai kumpulan besar dari cacat topologi seperti gas, atau retakan energi," kata Derevianko. “Kami mengusulkan untuk mendeteksi cacat, materi gelap, saat mereka menyapu kita dengan jaringan jam atom yang sensitif. Idenya adalah, di mana jam keluar dari sinkronisasi, kita akan tahu bahwa materi gelap, cacat topologi, telah berlalu. Faktanya, kami membayangkan menggunakan konstelasi GPS sebagai detektor materi gelap buatan manusia terbesar. ”
Derevianko berkolaborasi menganalisis data GPS dengan Geoff Blewitt, direktur Nevada Geodetic Laboratory, juga di College of Science di University of Nevada, Reno. Geodetic Lab mengembangkan dan memelihara pusat pemrosesan data GPS terbesar di dunia, yang dapat memproses informasi dari sekitar 12.000 stasiun di seluruh dunia secara terus menerus, 24/7.
Blewitt, juga seorang ahli fisika, menjelaskan bagaimana berbagai jam atom dapat mendeteksi materi gelap.
"Kita tahu materi gelap pasti ada di sana, misalnya, karena terlihat membengkokkan cahaya di sekitar galaksi, tetapi kami tidak memiliki bukti untuk apa itu mungkin terbuat dari," katanya. "Jika materi gelap tidak ada di sana, materi normal yang kita ketahui tidak akan cukup untuk menekuk cahaya sebanyak itu. Itu hanya salah satu cara para ilmuwan tahu ada sejumlah besar materi gelap di suatu tempat di luar sana di galaksi. Satu kemungkinan adalah bahwa materi gelap dalam gas ini mungkin tidak terbuat dari partikel-partikel seperti materi normal, tetapi dari ketidaksempurnaan makroskopik dalam struktur ruang-waktu.
"Bumi menyapu gas ini karena mengorbit galaksi. Jadi bagi kami, gas itu akan tampak seperti angin galaksi materi gelap yang bertiup melalui sistem Bumi dan satelitnya. Ketika materi gelap berhembus, itu kadang-kadang akan menyebabkan jam sistem GPS tidak sinkron dengan pola cerita selama sekitar 3 menit. Jika materi gelap menyebabkan jam tidak sinkron lebih dari sepermilyar detik, kita seharusnya bisa dengan mudah mendeteksi peristiwa semacam itu. ”
“Jenis pekerjaan ini dapat menjadi transformatif dalam sains dan sepenuhnya dapat mengubah cara kita berpikir tentang alam semesta kita,” Jeff Thompson, seorang ahli fisika dan dekan dari College of Science, mengatakan. “Andrei adalah seorang ahli fisika kelas dunia dan dia telah memberikan kontribusi mani pada fisika. Mengagumkan menyaksikan karya luar biasa yang datang dari dirinya dan kelompoknya. "
Derevianko mengajarkan fisika kuantum dan mata pelajaran terkait di University of Nevada, Reno. Dia telah menulis lebih dari 100 publikasi wasit dalam fisika teoretis. Dia adalah sesama dari American Physical Society, sesama Simons dalam fisika teoretis dan seorang sarjana Fulbright. Di antara berbagai topik penelitian, ia telah berkontribusi pada pengembangan beberapa kelas baru jam atom dan tes presisi simetri fundamental dengan atom dan molekul.
Penelitian mereka muncul awal minggu ini dalam versi online jurnal ilmiah Fisika Alam, di depan versi cetak.
