Темная материя, предположительно, оказывает воздействие на энергетические состояния обычных атомов и частиц, что потенциально может быть зафиксировано атомными часами. Для повышения чувствительности к этому воздействию, их можно разместить вблизи Солнца, где концентрация темной материи достигает максимума.
Галактики, планеты и живые организмы, состоящие из известных нам веществ, представляют собой лишь незначительную долю от общей массы Вселенной. Значительно большую часть составляет темная материя, которая невидима и обнаруживается только через гравитационное воздействие на обычную материю, а также на движение звезд и галактик, находящихся на большом расстоянии. Состав темной материи остается неизвестным, и все предпринятые попытки ее обнаружения в ходе экспериментов пока не привели к результатам.
Однако физики продолжают разрабатывать новые методы ее обнаружения, в частности, применяя обычные радары или крошечные маятники. А в новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, в качестве альтернативного подхода предложено использовать высокоточные атомные часы, разместив их в непосредственной близости от Солнца. Считается, что в этой области плотность темной материи достигает своего максимума в пределах Солнечной системы, что позволит наиболее отчетливо наблюдать ее эффекты.
Согласно некоторым моделям, темная материя способна изменять поведение определенных фундаментальных частиц и взаимодействий. Изучение этих изменений имеет ключевое значение, поскольку на них базируется принцип работы атомных часов. Для высокоточного измерения времени они фиксируют закономерные переходы частиц между различными энергетическими уровнями, которые сопровождаются излучением фотонов.
При наличии значительных объемов темной материи энергетические состояния могут претерпевать изменения, влияющие на частоту колебаний в атомных часах. Эти изменения потенциально могут послужить первым эмпирическим подтверждением ее существования. «Чем больше темной материи находится поблизости, тем сильнее осцилляции, — подчеркнул По мнению Джошуа Эби, одного из авторов недавней публикации, локальная плотность темной материи играет ключевую роль в анализе сигнала. В связи с этим Эби и его соавторы предлагают разместить атомные часы ближе к Солнцу.
Специалисты утверждают, что все требуемые для реализации этой задачи технологии уже доступны. Атомные часы широко используются на спутниках, в частности, в системах глобальной навигации. Кроме того, для работы вблизи Солнца созданы действенные тепловые экраны. Ярким примером является зонд Parker, который изучает звезду с очень близкой орбиты и иногда даже « ныряет» в ее раскаленную корону.