Para peneliti di University of Nottingham telah mengembangkan metode baru menggunakan sistem vakum cetak 3D untuk mendeteksi materi gelap dan berpotensi mengungkap sifat energi gelap. Sistem ini memanipulasi kepadatan gas dan menggunakan atom litium yang sangat dingin untuk mengeksplorasi efek medan skalar, yang bertujuan untuk mengamati dinding domain—cacat yang terbentuk selama transisi fase dalam medan skalar. Sistem foton laser di laboratorium di University of Nottingham. Kredit: University of Nottingham
Para ilmuwan telah merancang sistem vakum cetak 3D untuk mendeteksi materi gelap dan menjelajahi energi gelap, menggunakan atom litium ultra-dingin untuk mengidentifikasi dinding domain dan berpotensi menjelaskan percepatan perluasan alam semesta.
Para ilmuwan telah mengembangkan sistem vakum cetak 3D baru yang dirancang untuk 'menjebak' materi gelap, yang bertujuan untuk mendeteksi dinding domain. Kemajuan ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam mengungkap misteri alam semesta.
Para ilmuwan dari Fakultas Fisika Universitas Nottingham telah menciptakan sistem vakum cetak 3D yang akan mereka gunakan dalam eksperimen baru untuk mengurangi kepadatan gas, lalu menambahkan atom litium yang sangat dingin untuk mencoba mendeteksi dinding gelap. Penelitian ini telah dipublikasikan di Ulasan Fisik D.
Profesor Clare Burrage dari Sekolah Fisika adalah salah satu penulis utama studi tersebut dan menjelaskan: “Materi biasa hanya sebagian kecil dari alam semesta, sekitar 5%, sisanya adalah materi gelap atau energi gelap – kita dapat melihat pengaruhnya terhadap perilaku alam semesta tetapi kita tidak tahu apa pengaruhnya. Salah satu cara yang telah dicoba orang untuk mengukur materi gelap adalah dengan memperkenalkan partikel yang disebut medan skalar.
“Materi gelap adalah massa yang hilang di galaksi, energi gelap dapat menjelaskan percepatan perluasan alam semesta. Medan skalar yang kita cari bisa jadi adalah materi gelap, atau energi gelap. Dengan memperkenalkan atom yang sangat dingin dan mempelajari efek yang dihasilkannya, kita mungkin dapat menjelaskan mengapa perluasan alam semesta semakin cepat dan apakah ini berdampak pada Bumi.”
Para peneliti mendasarkan konstruksi bejana 3D pada teori bahwa medan skalar ringan, dengan potensi sumur ganda dan kopling materi langsung, mengalami transisi fase yang didorong oleh kepadatan, yang mengarah pada pembentukan dinding domain.
Metodologi dan Teori
Profesor Burrage melanjutkan: “Ketika kepadatan menurun, terbentuklah cacat – mirip dengan saat air membeku menjadi es, molekul-molekul air bersifat acak dan ketika membeku, Anda akan mendapatkan struktur kristal dengan molekul-molekul yang berbaris secara acak, dengan beberapa berbaris ke satu arah dan beberapa ke arah yang lain dan ini menciptakan garis-garis patahan. Hal serupa terjadi di medan skalar saat kepadatan menurun. Anda tidak dapat melihat garis-garis patahan ini dengan mata, tetapi jika sebuah partikel melewatinya, lintasannya dapat berubah. Cacat-cacat ini adalah dinding-dinding gelap dan mereka dapat membuktikan teori medan skalar – terlepas dari apakah teori itu ada atau tidak.”
Untuk mendeteksi cacat ini, atau dinding gelap, tim telah menciptakan ruang vakum yang dirancang khusus yang akan mereka gunakan dalam eksperimen baru yang akan meniru transisi dari lingkungan yang padat ke lingkungan yang kurang padat. Dengan menggunakan pengaturan baru, mereka akan mendinginkan atom litium dengan foton laser hingga -273, yang mendekati nol mutlakpada suhu ini mereka memiliki sifat kuantum yang membuat analisis lebih tepat dan dapat diprediksi.
Lucia Hackermueller, Associate Professor di School of Physics telah memimpin desain eksperimen laboratorium, ia menjelaskan, “Wadah cetak 3D yang kami gunakan sebagai ruang hampa telah dibangun menggunakan perhitungan teoritis Dark Walls, ini telah menciptakan apa yang kami yakini sebagai bentuk, struktur, dan tekstur ideal untuk menjebak materi gelap. Untuk berhasil menunjukkan bahwa dinding gelap telah terperangkap, kami akan mengizinkan atom Awan melewati dinding-dinding ini. Awan kemudian dibelokkan. Untuk mendinginkan atom-atom, kami menembakkan foton laser ke atom-atom tersebut, yang mengurangi energi dalam atom-atom tersebut – seperti memperlambat gajah dengan bola-bola salju!”
Sistem ini memakan waktu tiga tahun untuk dibangun oleh tim dan mereka berharap memperoleh hasilnya dalam waktu satu tahun.
Dr Hackermueller menambahkan: “Terlepas dari apakah kita membuktikan keberadaan dinding gelap atau tidak, ini akan menjadi langkah maju yang penting dalam pemahaman kita tentang energi gelap dan materi gelap, dan contoh yang sangat baik tentang bagaimana eksperimen laboratorium yang terkontrol dengan baik dapat dirancang untuk secara langsung mengukur efek yang relevan dengan Alam Semesta dan tidak dapat diamati dengan cara lain.”
Referensi: “Mendeteksi dinding domain gelap melalui dampaknya pada lintasan partikel dalam lingkungan vakum ultra tinggi yang disesuaikan” oleh Kate Clements, Benjamin Elder, Lucia Hackermueller, Mark Fromhold dan Clare Burrage, 14 Juni 2024, Ulasan Fisik D.
Nomor Identifikasi Populasi: 10.1103/PhysRevD.109.123023
NewsRoom.id
