Сучасна теорія передбачає, що Всесвіт значною мірою складається із загадкової матерії, яка не випромінює, не поглинає і не відображає світло і, отже, не може спостерігатися з використанням звичайних методів виявлення. Цей тип речовини, званий темною матерією, досі ніколи не спостерігався і не виявлявся експериментально.
Досі виявлення темної матерії виявлялося неймовірно складним завданням, але було б набагато простіше, якби цей тип матерії був сконцентрований в макроскопічних об'єктах.
Фактично, деякі фізики припустили, що темна матерія або, принаймні, її ключовий компонент, можуть складатися з компактних темних об'єктів (CDO, compact dark objects), які, як передбачається, демонструють невеликі негравітаційні взаємодії з нормальною матерією.
Фізики з Університету Індіани та Обсерваторії Шварцвальда (BFO) в Німеччині, нещодавно провели дослідження щодо використання гравіметрів для пошуку компактних об'єктів темної матерії (CDO) всередині Землі. Їхня стаття, опублікована в Physical Review Letters, підкреслює потенціал використання надпровідних гравіметрів у триваючому пошуку темної матерії.
"Велика частина всесвіту складається з невідомої темної матерії. У нашій попередній роботі ми шукали скупчення темної матерії, які ми називаємо компактними темними об'єктами, CDO, в нейтронних зірках або на Сонці. Оскільки темна матерія може дуже слабо взаємодіяти з нормальною матерією, вона може переміщатися всередині нормальних тіл способом, яким звичайна матерія не може "- кажуть вчені.
Теорія астрофізики передбачає, що темна матерія має гравітаційні взаємодії з нормальною матерією. Таким чином, пошук CDO з використанням інструментів, які можуть виявити відмінності в силах гравітації між одним місцем розташування та іншим, здається багатообіцяючим варіантом.
Маючи це на увазі, вчені мали намір дослідити потенціал пошуку CDO з використанням гравіметрів, високочутливих пристроїв, які можуть вимірювати прискорення, що виникає в результаті гравітації, з великою точністю.
На Землі прискорення сили тяжкості становить приблизно g (t) = 9,8 м/с2, тоді як гравіметр може вимірювати зміни цього числа з точністю до однієї частини на трильйон.
«Гравітація від CDO трохи змінить значення g, коли CDO переміщається ближче або далі від гравіметра», - кажуть дослідники. «Ми шукаємо залежність часу від g (t), яка змінюється з 55-хвилинним періодом орбіти CDO всередині Землі».
Вчені розрахували, що CDO, що рухається у внутрішньому ядрі Землі, буде мати орбітальний період майже 55 хвилин і буде виробляти залежний від часу сигнал в гравіметрі. Однак дані, які вони зібрали з використанням надпровідних гравіметрів, виключають присутність таких об'єктів всередині ядра Землі, якщо тільки ці об'єкти не мають надзвичайно малу масу або малий радіус орбіти.
У майбутньому вчені хотіли б повторити своє дослідження, використовуючи гравіметри з більш високою чутливістю або зосередившись на інших небесних тілах. Їхня робота може також надихнути фізиків по всьому світу на проведення подібних експериментів з використанням гравіметрів.
"Ми показали, як використовувати чутливість гравіметрів для дослідження однієї з можливих форм темної матерії. Ми продемонстрували, що ніякі такі об'єкти не рухаються всередині Землі, якщо тільки їх маса і/або радіус орбіти не дуже малі. У нашій майбутній роботі ми плануємо спробувати поліпшити чутливість нашого пошуку і, можливо, шукати CDO в інших тілах Сонячної системи ".
