Nová generace atomových hodin může pomoci najít temnou hmotu

Nešlo by o jediné hodiny, ale spíše o celou mezinárodní síť atomových hodin nového typu, která by mohla pomoci prokázat, že temná hmota skutečně existuje. Astronomové o ní uvažují už od začátku 20. let minulého století a ve 30. letech už se Fritz Zwicky s Janem Oortem pozastavili nad tím, jak se liší rozprostření viditelné hmoty ve vesmíru od toho, co bychom předpokládali dle zákonů fyziky. V 70. letech už Vera Rubin a Kent Ford zjistili, že Galaxie v Andromedě rotuje nějak podivně, a sice že objekty ve vnějších částech obíhají stejnou rychlostí jako objekty v centru, což by pochopitelně popíralo samotné Newtonovské zákony, které platí třeba pro objekty ve Sluneční soustavě, což máme velice dobře ověřeno i prakticky. A když se podobné nesrovnalosti ukázaly i v jiných galaxiích, přimělo to astronomy a fyziky opravdu vzít v úvahu hmotu, kterou nelze vidět, ale která je tam a ovlivňuje pohyb ostatních těles svou gravitací. A právě vliv její gravitace je zatím to jediné, čím se z našeho pohledu projevuje. 

 

ytterbiové atomové hodiny v NIST

 

Takže k čemu by mohly být nové superpřesné atomové hodiny sesíťované dohromady? Selský rozum napovídá, že to může mít něco společného se sledováním toho, zda půjdou všechny zcela stejně, nebo se budou rozcházet, na čemž ostatně byla už ověřena i teorie relativity. 

 

Snad veškeré hodiny spoléhají na nějaký druh stabilní oscilace či pohybu, což ostatně platí i pro prapůvodní sluneční hodiny, které jsou založeny na rotaci planety. V případě těch nejpřesnějších známých hodin se používají atomy a ten nejnovější, stále ještě vyvíjený typ, využívá laserovou optickou mřížku. Laserem svítíme do obláčku atomů, a to stroncia nebo ytterbia, které se vlivem laseru excitují a začnou oscilovat rychlostí v řádu stovek bilionů za sekundu. A čím rychlejší stabilní oscilace, tím je vyšší i přesnost a právě v tom se nový typ hodin liší od třeba cesiových, neboť cesiové atomy oscilují pomaleji. Výsledné hodiny s optickou mřížkou se nedokáží zpozdit či předejít ani o sekundu, pokud bychom je nechali běžet i miliardy let. 

 

Vědci tak chtějí nové superpřesné atomové hodiny využít i pro sledování vlivu temné hmoty. Bez jejího vlivu by měly atomy v optické mřížce hodin oscilovat na očekávané frekvenci, ale temná hmota by měla frekvenci této oscilace do jisté míry ovlivnit. Čili je pravda, že opět půjde o sledování toho, zda takové hodiny tikají zcela pravidelně, nebo se objeví nějaké rozdíly. 

 

Výzkum už přitom probíhá, a to s využitím hodin umístěných v USA, Francii, Polsku a Japonsku. Vznikla úplně první síť takovýchto superpřesných hodin a její první verze umožnila určit, jaký vliv by na výsledná data měla či mohla mít temná hmota, jak uvádí fyzik Piotr Wcisło z polské Univerzity Mikuláše Koperníka. Zatím se tak nic nezjistilo a ani zjistit nemohlo, takže si musíme počkat. 

 

Zdroj: Astronomy