Ответ близок. Ученые предлагают отправить к Солнцу атомные часы, чтобы решить одну из самых главных загадок физики

Команда, состоящая из японского и двух американских физиков, в своей новой работе предложила сделать «квантовый датчик», отправив на Солнце атомные часы.

Разберемся по порядку — что такое атомные часы и почему именно к Солнцу?

Атомные часы являются «идеальными» девайсами для точного измерения времени. Привычная нам секунда заменяется колебанием молекул, вызывающих электромагнитное излучение.

Так, одна секунда равна 9192631770 периодам электромагнитного излучения, которое заставляет электроны в атоме цезия-133 изменять свое состояние. Именно этот изотоп является стандартом для точного измерения времени, хотя иногда ученые могут использовать и другие металлы — рубидий, стронций или кальций. Главное требование — чтобы их атомы были нечувствительны к магнитным, электрическим и электромагнитным полям, то есть не подвергались какому-либо внешнему воздействию.

Атомные часы стали использовать в середине прошлого века. Их не подвесить на стену, да и будильник вряд ли удастся установить, однако эти устройства очень помогают науке. Спектр применения атомных часов действительно очень широк, хотя обычно мы о них почти не слышим — это и навигация, и точная работа фондовых бирж, и хронометраж, и многое другое.

Недавно мы писали о том, как ученым из Оксфордского университета удалось добиться квантовой запутанности между парой отдельных атомных часов. Среди прочего, команда отмечала, что в будущем квантовую запутанность между этими устройствами можно будет использовать для поиска темной материи — вроде как темная материя должна разрушить квантовую связь между часами, как только они пересекутся.

То есть идея использования квантовых часов для поисков темной материи не нова. Однако принципиальная разница в подходе. Точнее, в том, что новое исследование предлагает идеальное место для использования атомных часов в качестве квантовых датчиков.

Как мы помним, авторы исследования, которое мы сейчас рассматриваем, предлагают отправить атомные часы именно к Солнцу. Почему именно туда?

Теоретически распределение темной материи в Солнечной системе (как и всюду в космосе) диктуется силой тяготения. То есть массивный объект будет притягивать к себе больше материи — как обычной, так и темной — и счет своей гравитации. Учитывая, что на Солнце приходится примерно 99,85% от общей массы Солнечной системы, очевидно, что у нашей звезды у ученых больше шансов зафиксировать темную материю.

В то же время солнечный зонд NASA Parker Solar Probe показал, что у нас уже есть возможность приближаться к Солнцу — в прошлом году он не только стал самым быстрым рукотворным объектом, двигающимся со скоростью около 150 км/с, но и впервые «коснулся» солнечной атмосферы.

Авторы не предлагают план для воплощения этой концепции в жизнь — это скорее способ понять, возможно ли такое исследование вообще. Исследование показало, что теоретически это возможно.

Предполагается, что темная материя вызывает колебания определенных универсальных констант (например, массы электрона). Учитывая, что атомные часы измеряют время количеством электромагнитных излучений, темная материя напрямую повлияет на энергию атомов, вызывающих это излучение.

Общая концепция выглядит примерно так — мы отправляем в место потенциального скопления темной материи девайс, работающий за счет энергии атомов. Темная материя напрямую влияет на энергию атомов, а потому, как только мы увидим подобные изменения, мы сможем убедиться в том, что темная материя действительно существует.

Возможно, это исследование покажет, что подобный план можно претворить в реальность. Учитывая, что у нас уже есть аппараты, которые летают к Солнцу, а атомные часы постоянно развиваются, нельзя исключать, что в будущем эта концепция получит более четкий план и финансирование.

Все-таки на кону стоит — ни больше ни меньше — наше понимание космоса.