Die gesamte Erde in einen „Weltraumdetektor“ verwandeln: das neue Ziel der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Wissenschaftler des SQUIRE-Projekts schicken Quantensensoren in die Umlaufbahn und nutzen die Erde als natürlichen „Detektor“, um nach dunkler Materie zu suchen.

Ein Netzwerk von Hochgeschwindigkeits-Quantensensoren im Weltraum ist bereit, neue, im Universum verborgene physikalische Phänomene zu erforschen – Foto: AI/ScienceDaily

Durch den Start hochempfindlicher Quantensensoren in die Erdumlaufbahn hofft das Projekt, seltsame „spinabhängige Wechselwirkungen“ aufzudecken – wichtige Hinweise, die zur Entdeckung dunkler Materie und Kräfte jenseits des gegenwärtigen menschlichen Verständnisses führen könnten.

Laut einer in der Fachzeitschrift Science China Press veröffentlichten Studie plant das Projekt die Installation von Präzisionsmessgeräten auf Weltraumplattformen wie der chinesischen Raumstation.

Das Kernprinzip beruht auf dem Nachweis seltener physikalischer Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen, die von ihrem Spin (Drehimpuls) und ihrer Relativgeschwindigkeit abhängen. Diese Wechselwirkungen können winzige Veränderungen der atomaren Energieniveaus hervorrufen, die sich als „fiktive Magnetfelder“ manifestieren und von Quantensensoren detektiert werden können.

Die Weltraumumgebung bietet erhebliche Vorteile, die bodengebundene Labore nicht nachbilden können. Erstens verstärkt die extrem hohe Geschwindigkeit der Raumstation (ca. 7,67 km/s) die Signale geschwindigkeitsabhängiger Wechselwirkungen erheblich.

Noch wichtiger ist jedoch, dass die Erde als riesiges natürliches Reservoir polarisierter Spinteilchen fungiert. Die ungepaarten Elektronen in der Erdkruste und im Erdmantel bilden eine Quelle, die Hunderte von Billionen Mal größer ist als selbst die besten derzeit verfügbaren künstlichen Quellen.

Darüber hinaus wandelt die zyklische Rotation des Geräts um die Erde die gesuchten Signale in periodische Wellenformen um, wodurch Wissenschaftler Hintergrundgeräusche effektiver herausfiltern können. Infolgedessen wird erwartet, dass die Empfindlichkeit des Geräts im Vergleich zu den derzeitigen Nachweisgrenzen um Millionen von Malen steigt.

Um diese Idee zu verwirklichen, entwickelte das Forschungsteam erfolgreich einen Prototyp eines Dual-Edelgas-Spinsensors unter Verwendung der beiden Isotope Xenon-129 und Xenon-131. Diese Konstruktion ermöglicht es dem Gerät, Störungen durch gängige Magnetfelder um bis zu 10.000 Mal zu unterdrücken und verfügt zudem über Antivibrationstechnologie und Strahlungsschutz für einen robusten Betrieb in der rauen Weltraumumgebung.

Der anfängliche Erfolg dieses Prototyps bildet die Grundlage für den Aufbau eines integrierten Sensornetzwerks zwischen Weltraum und Erde.

In ferner Zukunft, wenn die Menschheit ihre Aktivitäten immer weiter in das Sonnensystem ausdehnt, erwarten Wissenschaftler, sogar Riesenplaneten wie Jupiter und Saturn als natürliche Rotationsquellen nutzen zu können, was eine neue Ära der Erforschung der tiefsten Geheimnisse des Universums einläuten wird.

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VNA

Quelle: https://tuoitre.vn/bien-ca-trai-dat-thanh-may-do-vu-tru-tham-vong-moi-cua-gioi-khoa-hoc-20251207161304165.htm