Técnico Peter Duffner (à esquerda) e o cientista da terra Thomas Forbriger trabalhando no gravímetro supercondutor em uma mina de prata abandonada nas profundezas da Floresta Negra da Alemanha. Crédito:Horowitz &Widmer-Schnidrig.
A teoria da física sugere que o universo é composto em grande parte por um tipo de matéria que não emite, absorver ou refletir a luz, e, portanto, não pode ser observado usando métodos de detecção convencionais. Este tipo de assunto, referido como matéria escura, até agora nunca foi observada ou detectada experimentalmente.
Detectar matéria escura até agora provou ser incrivelmente desafiador, no entanto, poderia ser muito mais fácil se esse tipo de matéria fosse concentrado em objetos macroscópicos. Na verdade, alguns físicos sugeriram que a matéria escura, ou pelo menos um componente-chave dele, pode ser feito de objetos escuros compactos (CDOs), que supostamente exibem pequenas interações não gravitacionais com a matéria normal.
Charles Horowitz e Rudolf Widmer-Schnidrig, dois pesquisadores da Universidade de Indiana e do Observatório da Floresta Negra (BFO) na Alemanha, respectivamente, realizaram recentemente um estudo investigando o uso de gravímetros para pesquisar objetos compactos de matéria escura (CDOs) no interior da Terra. Seu papel, publicado em Cartas de revisão física , destaca o potencial do uso de gravímetros supercondutores na busca contínua de matéria escura.
"Grande parte do universo é feito de matéria escura desconhecida, "Horowitz disse ao Phys.org." Em nosso trabalho anterior, procuramos por aglomerados de matéria escura, que chamamos de objetos escuros compactos, CDOs, em estrelas de nêutrons ou no sol. Uma vez que a matéria escura pode interagir muito fracamente com a matéria normal, pode mover-se dentro de corpos normais de uma forma que a matéria convencional não consegue. "
A teoria da astrofísica sugere que a matéria escura tem interações gravitacionais com a matéria normal. Pesquisar CDOs usando ferramentas que podem detectar diferenças nas forças gravitacionais entre um local e outro, portanto, parece uma opção promissora.
Com isso em mente, Horowitz e Widmer-Schnidrig decidiram investigar o potencial de busca de CDOs usando gravímetros, dispositivos altamente sensíveis que podem medir a aceleração resultante da gravidade com notável precisão. Na terra, a aceleração da gravidade é de aproximadamente g (t) =9,8 m / s 2 , enquanto um gravímetro pode medir mudanças neste número no 12º dígito para cerca de 12 dígitos (com uma precisão de parte por trilhão).
"A gravidade de um CDO mudará ligeiramente o valor de g conforme o CDO se aproxima ou se afasta do gravímetro, "Horowitz disse." Procuramos uma dependência do tempo para g (t) que muda com o período de 55 minutos da órbita do CDO dentro da Terra. "
Horowitz e Widmer-Schnidrig calcularam que o CDO se movendo no núcleo interno da Terra teria um período orbital de quase 55 minutos, e produziria um sinal dependente do tempo em um gravímetro. Os dados que coletaram usando gravímetros supercondutores, Contudo, exclui a presença de tais objetos dentro do núcleo da Terra, a menos que esses objetos tenham uma massa extremamente baixa ou um raio orbital pequeno.
No futuro, os pesquisadores gostariam de repetir o estudo usando gravímetros com maior sensibilidade ou focalizando outros corpos celestes. Seu trabalho também pode inspirar físicos em outras instituições em todo o mundo a realizar experimentos semelhantes usando gravímetros.
"Mostramos como usar a sensibilidade dos gravímetros para sondar uma possível forma de matéria escura, "Horowitz disse." Demonstramos que nenhum desses objetos está se movendo dentro da Terra, a menos que sua massa e / ou raio orbital sejam muito pequenos. Em nosso trabalho futuro, planejamos tentar melhorar a sensibilidade de nossa pesquisa e possivelmente pesquisar CDO em outros corpos do sistema solar. "
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