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摘要:如今,原子钟非常精确,每150亿年损失不超过1秒,比宇宙138亿年的年龄还要长,与拓扑缺陷相互作用,可能会使原子钟的原子暂时抖动得更快或更慢。通过监视一个同步原子钟的网络,这些原子钟的传播距离足以使拓扑缺陷对某些时钟产生影响,而不是其他时钟,科学家可以检测这些幽灵结构的存在并测量它们的一些特性,例如它们的大小和速度。这种变化将改变原子对激光的反应和时钟的频率。
科学家基本上消除了所有已知的粒子作为暗物质的可能解释。剩下的一种可能性是暗物质是由一种新的粒子构成的;另一种可能性是暗物质根本不是由粒子构成的,而是一个像重力一样弥漫在空间中的场。[8令人困惑的天文学谜团]
先前的研究表明,如果暗物质是一个场,它内部可能出现“拓扑缺陷”,形状像点、弦或片,可能至少达到行星的大小,Wcisło说。这些结构可能是在大爆炸之后的混沌过程中形成的,在早期宇宙冷却下来时基本上冻结成稳定的形式。“KdSPE”“KDSPs”现在科学家通过寻找一些曾经建造的最精确的科学仪器中的干扰——原子钟来测试暗物质的存在。这些仪器通过监测原子的颤动来保持时间,就像钟表依靠摆动的钟摆一样。如今,原子钟非常精确,每150亿年损失不超过1秒,比宇宙138亿年的年龄还要长,
与拓扑缺陷相互作用,可能会使原子钟的原子暂时抖动得更快或更慢。通过监视一个同步原子钟的网络,这些原子钟的传播距离足以使拓扑缺陷对某些时钟产生影响,而不是其他时钟,科学家可以检测这些幽灵结构的存在并测量它们的一些特性,例如它们的大小和速度。当原子被冷却到接近绝对零度的温度而减慢速度时,利用激光束测量原子运动的时钟。他们计算出,通过拓扑缺陷可以增加或减少描述电磁力整体强度的精细结构常数。这种变化将改变原子对激光的反应和时钟的频率。
暗物质的另一个可能解释是,它的影响是由随时间强度变化的场引起的,而这些场又导致电磁场强度的规则波动。在理论上,原子钟可以帮助探测这种“相干振荡的经典标量场”,科学家们指出,
通过分析三大洲的四个原子钟-在科罗拉多,法国,波兰和日本-研究人员可以寻找精细结构常数的细微变化,其灵敏度大约是以前实验的100倍。然而,他们没有检测到任何与暗物质一致的信号。
光学原子钟的主要问题之一是,它们目前只能连续工作大约一天,Wcisło说。其中一个原因是光学原子钟需要保持许多激光器同步工作,随着时间的推移,其中至少有一个激光器不同步。然而,Wcisło指出,他们网络的一个关键优势是,它不要求所有的时钟同时工作。
科学家们的目标是在未来一两年内使他们网络中的时钟数量翻一番,Wcisło说,这可能会使他们的网络灵敏度和观测时间增加10倍或更多。
科学家们在12月7日的《科学进展》杂志上在线详细介绍了他们的发现。
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