Att förvandla jorden till en rymddetektor: forskarnas nya ambition

Forskare lanserar SQUIRE-projektet för att placera kvantsensorer i omloppsbana och använda jorden som en naturlig "detektor" för att leta efter mörk materia.

Ett höghastighetsnätverk av kvantsensorer i rymden är redo att utforska nya fysiska fenomen gömda i universum - Foto: AI/ScienceDaily

Genom att skjuta upp ultrakänsliga kvantsensorer i omloppsbana runt jorden hoppas projektet kunna upptäcka märkliga "spinnberoende interaktioner" – viktiga ledtrådar som kan leda till upptäckten av mörk materia och krafter bortom vår nuvarande förståelse.

Projektet förväntas installera precisionsmätinstrument på rymdplattformar som den kinesiska rymdstationen, enligt forskning som publicerats i tidskriften Science China Press .

Kärnprincipen bygger på att detektera sällsynta fysikaliska interaktioner mellan elementarpartiklar, vilka är beroende av deras "spinn" (rotationsvinkelmoment) och relativa hastighet. Dessa interaktioner kan skapa små förändringar i atomenerginivåer, vilka manifesteras som "pseudomagnetiska fält" som kan upptäckas av kvantsensorer.

Rymdmiljön erbjuder unika fördelar som inte kan replikeras i marklaboratorier. För det första förbättrar rymdstationens extremt höga hastighet (cirka 7,67 km/s) signalen från hastighetsberoende interaktioner avsevärt.

Ännu viktigare är att jorden fungerar som en enorm naturlig källa till spinnpolariserade partiklar. Oparade elektroner i planetens skorpa och mantel skapar en källa som är hundratals kvadriljoner gånger större än de bästa artificiella källorna som finns tillgängliga idag.

Dessutom omvandlar jordens periodiska rotation de signaler som söks efter till periodiska vågor, vilket gör det möjligt för forskare att filtrera bort bakgrundsbrus mer effektivt. Detta ökar enhetens känslighet miljontals gånger jämfört med nuvarande detektionsgränser.

För att förverkliga denna idé utvecklade forskargruppen framgångsrikt en prototyp av en dubbel ädelgasspinnsensor, med två isotoper, Xenon-129 och Xenon-131. Denna design gör att enheten kan eliminera vanliga magnetiska störningar upp till 10 000 gånger, och är utrustad med antivibrationsteknik och strålskyddsskikt för att fungera hållbart i tuffa rymdmiljöer.

Den här prototypens inledande framgång lägger grunden för att bygga ett integrerat sensornätverk mellan rymden och marken.

I en avlägsen framtid, när människor expanderar sina aktiviteter djupt in i solsystemet, förväntar sig forskare att kunna dra nytta av jätteplaneter som Jupiter och Saturnus som naturliga spinnkällor, vilket öppnar en ny era i att avkoda universums djupaste mysterier.

Tillbaka till ämnet

VNA

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