Polapíme temnou hmotu na vějičku z gigantických atomů?  
Temnou hmotu by s trochou štěstí mohly detekovat Rydbergovy atomy. Ani kvůli tomu nebude nutné zalézat hluboko do podzemí.

 

Objeví temnou hmotu Rydbergovy atomy? Kredit: Trenton-Shuck / Deviantart.
Objeví temnou hmotu Rydbergovy atomy? Kredit: Trenton-Shuck / Deviantart.

Jak asi každý ví, temná hmota, která by měla tvořit naprostou většinu našeho vesmíru, stále svéhlavě vzdoruje objevení. Vědci, což je na nich obdivuhodné, se nevzdávají. Čím déle temná hmota vzdoruje, tím rafinovanější si vymýšlejí triky, jak ji dostat. Pokud temná hmota existuje, tak ji nejspíš tvoří nějaké částice. A ty musíme objevit. Musíme vystopovat, jak temná hmota ovlivňuje běžnou hmotu. Je to ale zjevně velice obtížné, protože jestli to temná hmota dělá, tak jen velice nezřetelně.

 

Experti na kvantovou informaci Diego Quiñones a Ben Varcoe z Univerzity v Leedsu vymysleli zajímavý trik, na který by chtěli temnou hmotu dostat. Hodlají na ni nalíčit gigantické atomy, které mohou být až 4 000 krát větší než obvyklé atomy. V dnešní době už není takový problém velice přesně manipulovat s jednotlivými atomy a lze z nich také udělat důmyslný detektor. Quiñones a Varcoe vycházejí z toho, že když se slabě interagující částice temné hmoty (pokud samozřejmě existuje) srazí s atomovým jádrem, tak si vymění nepatrné množství energie. Jako když se srazí dvě kulečníkové koule. To nepatrně pohne atomovým jádrem a ovlivní to i elektrony. V důsledku toho se změní celková energie dotyčného atomu, a z této změny pak teoreticky lze získat informace o částici, která se na počátku s atomem srazila.

 

Zní to pěkně. Háček je v tom, že jde o doopravdy velmi nepatrná množství energie, takže při lovu na temnou hmotu je nutné použít speciální typ atomů, takzvané Rydbergovy atomy. To jsou vysoce excitované atomy, jejichž jeden či více elektronů mají velmi vysoké hlavní kvantové číslo (n, anglicky principal quantum number).

Diego Quiñones. Kredit: D. Diego Quiñones.
Diego Quiñones. Kredit: D. Diego Quiñones.

Čím vyšší je toto číslo, tím vyšší je i potenciální energie elektronu, který je tím méně vázaný k atomovému jádru, takže je takový atom mnohem větší než obvykle. Rydbergovy atomy lze vyrobit v laboratoři z uvězněných atomů pomocí laserového paprsku o specifické frekvenci.

 

Takto připravené Rydbergovy atomy jsou zřejmě mnohem těžší než částice temné hmoty. Nepůjde tedy o srážku dvou kulečníkových koulí, ale spíše srážku kuličky na cvrnkání s koulí na bowling. Mohlo by se zdát divné, že je v takovém případě lepší mít velký Rydbergův atom než atom obyčejný, je to ale vskutku tak. Rydbergovy atomy jsou totiž vysoce nestabilní a i jemný šťouchanec je vykolejí. A když mají větší rozměry, tak se také s větší pravděpodobností s něčím srazí.

Ben Varcoe. Kredit: Creavo Medical Technologies.
Ben Varcoe. Kredit: Creavo Medical Technologies.

 

Soudobé mainstreamové experimenty se snaží objevit temnou hmotu v podzemí, obvykle ve velkých nádržích s kapalným vzácným plynem, jako je například xenon. Pátrají po záblescích záření nebo volných elektronech, které by se objevily po srážce částice temné hmoty s atomem vzácného plynu. Zatím zcela bez úspěchu.

Rydbergovy atomy polapené v pastech z laserových paprsků. Kredit: Sarah Anderson / University of Michigan.
Rydbergovy atomy polapené v pastech z laserových paprsků. Kredit: Sarah Anderson / University of Michigan.

Podle kvantové mechaniky může k něčemu takovému dojít jen v případě, když je ve srážce překročeno určité minimální množství energie. I kdyby částice temné hmoty interagovaly s atomy vzácného plynu v nádržích detektorů temné hmoty jako šílené, pokud při tom energie nepřekročí zmíněný limit, tak se nic nestane.

 

Quiñones s Varcoem spočítali, že detektor založený na Rydbergových atomech by mohl zachytit i mnohem menší částice temné hmoty, než jaké dnes hledají detektory v podzemí. Například by mohl ulovit axiony, které teď jsou mezi hlavními kandidáty na temnou hmotu. Badatelé nezastírají, že experimentování s Rydbergovými atomy není úplně legrace. Výhodou ovšem zase je, že při hledání temné hmoty v tomto stylu není nutné s experimentem zalézat hluboko pod zem, protože nejsou tak citlivé na kosmické záření. To výzkum významně zlevní. Quiñones a Varcoe na svém nápadu dále pracují a jistě to zkusí i jiné týmy. Ten, kdo objeví temnou hmotu, se okamžitě stane nesmrtelným. A nejde jenom o temnou hmotu. Není vyloučeno, že detektor založený na Rydbergových atomech zachytí i gravitační vlny. 

Literatura

 

Conversation 5. 1. 2017, Wikipedia (Rydberg atom).

Datum: 07.01.2017
Tisk článku

Bosé běhání - Sandler Michael
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 349 Kč
cena: 279 Kč
Bosé běhání
Sandler Michael
Související články:

Fotonická hmota poprvé stvořena v laboratoři     Autor: Stanislav Mihulka (05.10.2013)
Levitující nanočástice dočasně porušuje 2. termodynamický zákon     Autor: Stanislav Mihulka (07.04.2014)
Máme ve vesmíru temné Boseho hvězdy z axionů?     Autor: Stanislav Mihulka (08.12.2015)



Diskuze:

axion

Stanislav Florian,2017-01-08 22:16:51

https://cs.wikipedia.org/wiki/Axion
Předpokládaná částice temné hmoty axion, klidová hmotnost 0,000 001 [eV/c^2] až 1 [eV/c^2], tedy řádově až 10^10 krát méně jak Rydbergův atom. Bude asi těžké přičíst případné výkyvy měření právě temné hmotě, která se neprojevuje nijak, leda gravitací. Účinek srážky typu kulečníkových koulí závisí na rychlostech, která je temné hmoty stejně temná jako temná hmota sama.

Odpovědět


Potažmo by se prakticky rovnoměrně rozptýlily po celém Fšehomíru, by zvýšily entropyi jeho

Josef Hrncirik,2017-01-09 07:09:01

Odpovědět


I pokud by byly dobře vychlazeny řekněme na 2 K (cca teplotu reliktního záření)

Josef Hrncirik,2017-01-10 08:59:18

Pokud by měly navržené hmotnosti, vrstva kde by se gravitačně zakoncentrovaly 2x by podle Boltzmanova rozdělení byla tlustá 8.10**20 až 26 pc.m2/s, tj. byly by ve Fšehomíru rozděleny naprosto demokraticky.

Odpovědět


I když se tam vloudila malá řádová chybička

Josef Hrncirik,2017-01-11 09:56:29

proč však g interakce s temnou hmotou neporušuje skvělou přesnost N. g. zákona v pozorovatelném blízkém okolí a proč nakonec nebrzdí věčný pohyb 7 Nebeských sfér a vlastně již dávno nezpůsobila Big AntiBang?

Proč přesvědčivě není Temná hmota jen chyba vyhodnocení množství Bílé hmoty?

Odpovědět


Re: axion

Milan Krnic,2017-01-09 20:21:14

S dostatkem opakování v rámci vhodného modelu to bude těžké úměrně výši grantu. Tak ale člověk nikdy neví.

Odpovědět

Nejcitlivější atomy reagují Rydbergovi na všechno

Josef Hrncirik,2017-01-08 19:07:17

Odpovědět


I v podzemí

Josef Hrncirik,2017-01-08 19:10:17

Odpovědět


Jak však rozliší zda zachytili temného hmoťáka, gravitační vlnku ři šum měření

Josef Hrncirik,2017-01-11 09:38:50

zejména když průměr kolidujícího jádra prakticky nezávisí na n a rozhodně se nezvětší až 5000x?

Odpovědět

žádná hmota zakřivující prostor

N. K.,2017-01-07 16:05:48

"Pokud temná hmota existuje, tak ji nejspíš tvoří nějaké částice."

To je naprosto mylný předpoklad.

To čemu se říká "temná" hmota je vakuum - respektive hmotoprostor ("dualita" hmoty a prostoru je psychický omyl, jak se to chápe.). To je asi to, co hledají, ne? Pro samé stromy nevidí les.

Odpovědět


Re: žádná hmota zakřivující prostor

Franta Novák,2017-01-08 13:42:21

Je smutné že už i na Osla se dostali "mudrlanti", kteří jsou přesvědčeni, že vědí všechno líp než vědci celého světa.

Odpovědět


A co když to prochází zdí jako léčivé neutronové záření?

Josef Hrncirik,2017-01-08 18:26:34

Odpovědět


Re: A co když to prochází zdí jako léčivé neutronové záření?

Franta Novák,2017-01-10 16:21:25

A trollové.... :-(

Odpovědět


Postsovětští trollové procházející zděmi gulagů kvantovým tunelováním

Josef Hrncirik,2017-01-11 09:33:33

nezanechávají nikde žádné materiální stopy, jen prokazatelný ideologický rozvrat

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace