Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkumníci z University of Western Australia sestrojili detektor, který má pomocí křemene zaznamenávat vysokofrekvenční gravitační vlny. Během prvních 153 dnů provozu byly zachyceny dvě události, které by v zásadě mohly být vysokofrekvenčními gravitačními vlnami; takové se jinak dosud detekovat nepodařilo. Tyto vlny mohly být vytvořeny prvotní (primordiální, z raného vesmíru pocházející) černou dírou nebo oblakem částic temné hmoty.
Gravitační vlny předpověděl už Albert Einstein a poprvé se je podařilo zachytit v roce 2015. Dosud analyzované gravitační vlny pocházejí (pravděpodobně) z interakcí černých děr a/nebo neutronových hvězd. Většina v současnosti fungujících detektorů se vyznačuje silnou citlivostí pouze na nízkofrekvenční signály; detekce vysokofrekvenčních gravitačních vln představuje dosud výzvu. Nicméně existuje i značné množství teoretických návrhů na možné vysokofrekvenční zdroje, např. právě primordiální černé díry.
Nový detektor navržený výzkumným týmem na ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics pro zachycení vysokofrekvenčních gravitačních vln je postaven na základě rezonátoru objemných akustických vln (bulk acoustic wave, BAW) z křemenného krystalu. Jádrem zařízení je disk z křemene, který může vibrovat na vysokých frekvencích díky procházejícím akustickým vlnám. Tyto vlny pak v zařízení indukují elektrický náboj, který lze detekovat umístěním vodivých destiček na vnější povrch disku. Zařízení bylo připojeno k supravodivému kvantovému interferenčnímu systému (SQUID, superconducting quantum interference device), který funguje jako extrémně citlivý zesilovač pro nízkonapěťový signál. Celá tato soustava byla umístěna v několikanásobném radiačním stínění, které ji chránilo před elektromagnetickými poli, a byla ochlazena na nízkou teplotu.
Detekované signály lze vysvětlit různě. Kromě gravitačních vln mohly být vibrace křemene způsobeny přítomností elektricky nabitých částic i důsledkem nahromadění mechanického napětí či jiným vnitřním procesem. Jednou z možností je nicméně interakce částic temné hmoty – ty by spadaly podle povahy signálu do kategorie velmi hmotných. Další fáze experimentu bude zahrnovat vybudování klonu detektoru a mionového detektoru citlivého na částice kosmického původu.
Maxim Goryachev et al, Rare Events Detected with a Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.071102
Zdroj: University of Western Australia / Phys.org
