Projekt GNOME i poszukiwania ciemnej materii. Jedna ze stacji znajduje się w Polsce

GNOME, czyli Global Network of Optical Magnetometers for Exotic Physics Searches, tworzy sieć magnetometrów rozmieszczonych w różnych częściach świata. Związani z tym projektem naukowcy poszukują informacji dotyczących ciemnej materii.

Ciemna materia ma jak na razie jedynie hipotetyczny charakter, ponieważ nie udało się jej bezpośrednio zaobserwować. Dzięki GNOME sytuacja nie uległa jeszcze zmianie, ale pomiary wykonane na przestrzeni całego miesiąca umożliwiły sformułowanie pewnych ograniczeń dotyczących właściwości ciemnej materii. Było to możliwe między innymi dzięki instrumentom znajdującym się w Krakowie.

Czytaj też: W Ziemię uderza antymateria. Udało się ją namierzyć

Nasz kraj jest jednym z dziewięciu, w których rozmieszczono łącznie czternaście magnetometrów. Poza Polską, w realizacji tego projektu biorą również udział Chiny, Stany Zjednoczone, Niemcy, Szwajcaria, Korea Południowa, Izrael, Serbia oraz Australia. Artykuł poświęcony działaniom poszukiwaczy ciemnej materii ukazał się jakiś czas temu na łamach Nature Physics.

Naukowcy zakładają, iż obszary wypełnione ciemną materią powinny wytwarzać charakterystyczny wzór sygnału, który da się wykryć dzięki skorelowanym pomiarom prowadzonym przez wiele stacji jednocześnie. A tak się składa, że sieć GNOME idealnie sprawdza się (a przynajmniej powinna) w tej roli. Na obecnym etapie badań naukowcy skorzystali z dziewięciu magnetometrów znajdujących się w Chinach, Polsce, Niemczech, Stanach Zjednoczonych, Korei Południowej i Szwajcarii.

Sieć magnetometrów GNOME składa się z czternastu urządzeń w dziewięciu krajach

Działając w ramach projektu GNOME jego uczestnicy zamierzają przyspieszyć poszukiwania ciemnej materii. Ta hipotetyczna materia sprawia naukowcom tak wiele problemów, ponieważ nie emituje ani nie odbija promieniowania elektromagnetycznego. O jej istnieniu można natomiast wnioskować dzięki wpływowi grawitacyjnemu, jaki wywiera na możliwe do zaobserwowania obiekty. W efekcie wiadomo, że ciemna materia wpływa na przykład na prędkość rotacji gwiazd czy widmo kosmicznego promieniowania tła.

Czytaj też: Dlaczego materia jest liczniejsza od antymaterii? Odpowiedź mogą skrywać niezwykłe obiekty kwantowe

Jednymi z najbardziej obiecujących kandydatów wydają się obecnie bozony. Bez względu na to, co dokładnie stoi za występowaniem tej materii, naukowcy przypuszczają, iż jej obecność można wykryć dzięki pomiarom jej oddziaływań ze spinami jądrowymi atomów w magnetometrze. Atomy te są wzbudzane laserem o określonej częstotliwości, co wpływa na orientację ich spinów jądrowych w jednym kierunku. Obszar wypełniony ciemną materią mógłby wywołać zaburzenia tej orientacji, co stanowiłoby ważną wskazówkę dla naukowców z GNOME. Dotychczasowe rezultaty nie przyniosły jeszcze przełomu, lecz badacze zamierzają zawęzić zakres poszukiwania sygnałów. Jeśli to nie pomoże, sieć magnetometrów zostanie zmodyfikowana, a metody analiz – usprawnione.