地球が暗黒物質の巨大探査機に変わる

その最も深い秘密の探求 宇宙 ますますその必要性が高まっており、革命的な新しいアプローチが物理学のゲームを変えることを約束しています。中国の科学者たちは、軌道上の量子センサーを使用して、私たちの惑星自体を「目に見えない」力の巨大な探査機に変えるという野心的な計画を提案し、実行しています。

として知られるプログラム 従者は、素粒子物理学の標準モデルから逃れられる暗黒物質やその他の現象の存在を明らかにする可能性がある、エキゾチックなスピン依存相互作用を検出することを目的としています。

究極の実験室としての宇宙

中心的なアイデアは、中国の宇宙ステーション (CSS) に超高感度量子センサーを設置することに基づいています。しかし、なぜ宇宙にあるのでしょうか？研究者たち 彼らは説明します 地球低軌道環境には、地上の実験室では再現できない利点があるということです。

まず最初に、h スピード。宇宙ステーションは約 毎秒7.67キロメートルこれは、実験室での実験で一般的な情報源によって達成される速度よりも 400 倍近い速度です。この高い相対速度は、粒子の速度に依存する相互作用を検出するために重要です。

第二に、地球自体が一つとして機能します 分極スピンの巨大な源。私たちの惑星の内部、マントルや地殻には、地磁気の影響を受けて整列する無数の地球電子があります。の 科学者 彼らは、地球が約10個の物質を提供していると推定しています。⁴² 偏極した電子は、私たちがこれまでに構築した人工ソースの能力をはるかに超えています。

技術革新：宇宙の壁を超える

宇宙で量子センサーを操作するのは簡単な作業ではありません。デバイスは、宇宙放射線、宇宙船の機械的振動、磁場の変動などの極端な条件に耐える必要があります。

これらの課題に対処するために、SQUIRE チームは 3 つの主要な革新を組み込んだセンサー プロトタイプを開発しました。

1. デュアル希ガスセンサー: 反対の磁気回転比を持つゼノ同位体 (129Xe と 131Xe) が使用されます。これにより、センサーは一般的な磁気ノイズを「キャンセル」し、10,000 倍のノイズ低減を達成します。特殊な磁気シールドと組み合わせることで、干渉はサブフェムトテスラレベルまで最小限に抑えられます。
2. 手振れ補正： 光ファイバージャイロスコープは宇宙ステーションの微振動を記録し、アクティブな補正を可能にし、測定の安定性を確保します。
3. 放射線耐性: このデバイスは特殊なアルミニウム シェルで保護されており、電子制御システムには 3 つのモジュール式冗長性が備わっています。たとえ 3 台のユニットのうち 2 台が放射線の影響で故障したとしても、システムは動作し続け、潜在的な停止は 1 日あたり 1 回未満に減少します。

物理学の新たな地平

プロトタイプテストの結果は印象的でした。センサーは次の感度を達成しました。 4.3フィート (フェムトテスラ)、ステーションが地球を周回する際に新しい粒子の存在を裏付ける可能性のある弱い周期信号を検出できるようにします。

開かれる展望は膨大です。長距離の速度依存の相互作用の場合、SQUIRE システムの感度は地上での実験と比較して 6 ～ 7 桁向上すると予想されます。これは、これまでまったく目に見えなかった力を「聞く」または「見る」ことができるようになるということを意味します。

科学者のビジョンはここで止まりません。彼らは、宇宙と地球を接続する量子センサーの統合ネットワーク (宇宙-地上統合量子センシング ネットワーク) を構築することを計画しています。実際、宇宙探査が太陽系のさらに奥深くに進むにつれて、木星や土星のような惑星は、新しくさらに強力な回転源として使用され、宇宙規模の物理学の探査への道が開かれる可能性があります。