Впервые исследователям удалось измерить влияние сверхлегких частиц на электроны на частотах ниже одного герца. Квантовые часы работают на основе колебаний атомов и уже стали незаменимыми в спутниках GPS, обеспечивая точное определение местоположения объектов.
В основе установки также лежат оптические резонаторы, в которых луч лазера многократно отражается между двумя зеркалами. Это обеспечивает исключительную стабильность частоты излучения, что делает такие системы особенно полезными в высокоскоростных оптоволоконных сетях.
«Мы наблюдаем волновое поведение материи, вызванное крайне малой массой частиц», – объясняет Эшли Кэдделл, участница исследований.
Высокоточные приборы служат сверхчувствительными детекторами, способными улавливать малейшие изменения фундаментальных констант, включая массу электрона. Предыдущие методы поиска предполагали размещение всех датчиков в одной точке, что мешало получить полную картину из-за взаимного уничтожения волновых эффектов. Решение проблемы было простым: датчики были разнесены на большое расстояние.
«Мы смогли обнаружить мельчайшие колебания полей, которые раньше пропадали в обычных установках из-за взаимного гашения», – рассказывает Кэдделл.
Исследование включало два типа измерений. Сначала ученые следили за колебаниями частот между парой лазерных резонаторов, соединенных оптоволокном длиной 2220 километров. Это позволило зафиксировать пространственные изменения поля. Затем физики проанализировали данные с микроволновых атомных часов на спутниках GPS и увидели, как это поле меняется во времени.
Важно было найти колебания продолжительностью от двух до 105 секунд, что соответствует частицам с массой от 10⁻¹⁹ до 2×10⁻¹⁵ электронвольт. До этого момента никто не проверял экспериментально влияние сверхлегкой материи на колебания массы электрона на частотах ниже одного герца. Результаты исследования показали, что либо эффект отсутствует, либо настолько мал, что современные приборы не могут его зафиксировать.
«Самое удивительное, что мы смогли зарегистрировать сигналы от частиц, которые одинаково взаимодействуют со всеми атомами. Раньше такие явления не удавалось обнаружить никакими способами», – подчеркивает Кэдделл.
Физик Бенджамин Робертс, также участвовавший в работе, уверен, что новый метод позволит проверить различные теории о природе неуловимой субстанции и, возможно, разгадать одну из главных загадок устройства Вселенной.
Источник: atomic-energy.ru
распечатать статью
