Наявність темної матерії має впливати на енергетичні стани звичайних атомів і частинок. Тому помітити її наявність можуть атомний годинник. А щоб цей вплив був більш помітним, його можна відправити ближче до Сонця, де щільність темної матерії максимальна.
Зонд Parker біля Сонця: погляд художника / ©NASA
Речовина, з якої складені галактики, планети і живі істоти, становить лише малу частину нашого Всесвіту. Куди більше в ній міститься темної матерії, яка залишається невидимою і проявляється лише гравітаційним впливом на звичайну матерію, на рухи далеких зірок і галактик. З чого вона складається, неясно, і всі спроби виявити темну матерію в експериментах залишаються безуспішні.
Однак фізики винаходять все нові способи знайти її – наприклад, використовуючи звичайні радари або крихітні маятники. А в новій статті, опублікованій в журналі Nature Astronomy, озвучена ще одна оригінальна ідея: використовувати надточний атомний годинник, відправивши його якомога ближче до Сонця, де щільність темної матерії повинна бути максимальною у всій Сонячній системі, а її прояви особливо помітні.
Деякі моделі темної матерії показують, що під її впливом певні фундаментальні частинки та взаємодії можуть змінювати свою поведінку. Саме на цю поведінку спирається робота атомного годинника. Для надточного відстеження часу вони фіксують регулярні переходи частинок між різними енергетичними станами, які супроводжуються випромінюванням фотонів.
У присутності достатніх кількостей темної матерії різниця між енергетичними станами може змінюватися, що позначиться на частоті осциляцій в атомних годинниках. Саме ці зміни можуть стати першим експериментальним свідченням її існування.
Вчені підкреслюють, що всі необхідні для цього технології вже існують. Атомний годинник активно застосовують на супутниках — наприклад, в апаратах систем глобальної навігації. А для роботи в безпосередній близькості від Сонця розроблені ефективні теплові екрани. Таким користується зонд Parker, який спостерігає за зіркою з екстремально тісної орбіти і іноді навіть «пірнає» в її розпечену корону.