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Usando um sistema de vácuo impresso em 3D especialmente projetado, os cientistas desenvolveram uma maneira de ‘capturar’ a matéria escura com o objetivo de detectar paredes de domínio, o que será um passo significativo para desvendar alguns dos mistérios do universo.
Cientistas da Escola de Física da Universidade de Nottingham criaram um sistema de vácuo impresso em 3D que usarão em um novo experimento para reduzir a densidade do gás e, em seguida, adicionar átomos de lítio ultrafrios para tentar detectar paredes escuras. A pesquisa foi publicada em Revisão Física D.
A professora Clare Burrage, da Escola de Física, é uma das principais autoras do estudo e explica: “A matéria comum da qual o mundo é feito é apenas uma pequena fração do conteúdo do universo, cerca de 5%, o resto é escuro ou escuro. matéria ou energia escura – podemos ver os seus efeitos sobre o comportamento do universo, mas não sabemos quais são. Uma forma de as pessoas tentarem medir a matéria escura é introduzir uma partícula chamada campo escalar.
“A matéria escura é a massa que falta nas galáxias, a energia escura pode explicar a aceleração da expansão do universo. Os campos escalares que procuramos podem ser matéria escura ou energia escura. Ao introduzir os átomos ultrafrios e examinar os efeitos que produz, poderemos explicar por que a expansão do universo está se acelerando e se isso tem algum efeito na Terra.”
Os pesquisadores basearam a construção dos vasos 3D na teoria de que campos escalares leves, com potenciais de poço duplos e acoplamentos diretos de matéria, passam por transições de fase impulsionadas pela densidade, levando à formação de paredes de domínio.
O professor Burrage continua: “À medida que a densidade diminui, os defeitos se formam – isso é semelhante a quando a água congela em gelo, as moléculas de água são aleatórias e quando congelam, você obtém uma estrutura cristalina com moléculas alinhadas aleatoriamente, com algumas alinhadas em uma direção e alguma outra e isso cria linhas de falha. Algo semelhante acontece em campos escalares à medida que a densidade diminui. Você não pode ver essas linhas de falha a olho nu, mas se as partículas passarem por elas, isso pode mudar sua trajetória. Esses defeitos são paredes escuras e podem provar a falha. teoria dos campos escalares – ou se esses campos existem ou não.”
Para detectar esses defeitos ou paredes escuras, a equipe criou um vácuo especialmente projetado que será usado em um novo experimento que imitará a passagem de um ambiente denso para um ambiente menos denso. Usando a nova configuração, eles resfriarão átomos de lítio com fótons de laser até -273, que é próximo do zero absoluto. Nessa temperatura eles assumem propriedades quânticas que tornam a análise mais precisa e previsível.
Lucia Hackermueller, professora associada da Escola de Física, liderou o projeto do experimento de laboratório, ela explica: “Os recipientes impressos em 3D que estamos usando como câmara de vácuo foram construídos usando cálculos teóricos de Dark Walls, isso criou o que acreditávamos. para ser a forma, estrutura e textura ideais para capturar a matéria escura. Para demonstrar com sucesso que as paredes escuras foram capturadas, deixaremos uma nuvem de átomos frios passar através dessas paredes. fótons nos átomos, o que reduz a energia no átomo – isso é como desacelerar um elefante usando bolas de neve!”
A equipe levou três anos para construir o sistema e eles esperam obter resultados dentro de um ano.
Dr Hackermueller acrescenta: “Quer provemos ou não que paredes escuras existem, será um passo importante em nossa compreensão da energia escura e da matéria escura, e um excelente exemplo de como um experimento de laboratório bem controlado pode ser projetado para medir diretamente os efeitos que são relevante para o Universo e de outra forma não pode ser observado.”
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