Laserové experimenty pro hledání projevů temné hmoty a energie a měření dvojlomu ve vakuu
Miroslav Šulc, Štěpán Kunc
Technická univerzita v Liberci
Abstract: V rámci mezinárodního projektu OSQAR se náš výzkum zabývá hledáním projevů axionů a chameleonů, které jsou předpovězenou součástí temné hmoty a energie a zkoumáním kvantových stavů vakua. Experiment využívá tři různé optické metody rozvíjené v České republice. Tyto metody se potom používají ve středisku jaderných výzkumů CERN v Ženevě, kde jsou pro experiment k dispozici dva supravodivé magnety největšího urychlovače LHC. V experimentu OSQAR se hledají kandidáti temné hmoty - axiony metodou zkoumající pravděpodobnost regenerace fotonů. Celý jev vypadá jako „svícení napříč zdí“. Fotony, generované silným laserem, se v silném magnetickém poli mohou s určitou pravděpodobností proměnit na axiony, které překážkou projdou, a potom se regenerují zpět v magnetickém poli druhého magnetu na detekovatelné fotony. Zatím se v žádném obdobném experimentu nepodařilo svítit napříč zdí, ale i tyto výsledky přispívají k vymezení parametrů vlastností axionů. Pomocí detekčních technik a detektorů s velmi nízkým šumem je potřeba hledat velmi slabý signál v zašuměném pozadí. Pravděpodobnost dopadu regenerovaného fotonu na detektor je velmi malá. Počet detekovaných fotonů nepřesáhne 1 foton za hodinu. Proto se zašuměné obrázky statisticky zpracovávají. Kdyby se ve zpracovaných datech našel signál fotonu, svědčilo by to o regeneraci fotonů pomocí axionů. Hledání projevů temné energie - chameleonů vypadá jako měření dosvitu z uzavřené optické dutiny po vypnutí laseru. Dle teorie se v silném magnetickém poli mohou fotony měnit na chameleony, které silně interagují s hmotným prostředím. Proto nemohou opustit uzavřený evakuovaný prostor. Mohou se ale v magnetickém poli přeměnit zpět na fotony, které mohou projít opticky transparentní stěnou dutiny a být detekovány i po vypnutí laseru. Třetí experiment zkoumá kvantové vlastnosti vakua v silném magnetickém poli. Ze závěrů kvantové elektrodynamiky vyplývá, že toto magnetické pole může vyvolat ve vakuu dvojlom řádu 10-22 v poli 9 T. Tento jev byl předpovězen v roce 1936, ale nebyl doposud experimentálně potvrzen. Dvojlom může nastat také díky přítomnosti nových částic, předpověděných mimo rámec QED, jako jsou axiony. Ty mohou způsobit významnou odchylku od dvojlomu, předpovězeného kvantovou elektrodynamikou.
Seminar takes place on Thursday, May 5th 2016 at 2:00 PM
in the IEAP meeting room, Praha 2 ‐ Albertov, Horská 3a/22.
| Ing. František Krejčí, Ph.D. tajemník semináře |
doc. Ing. Ivan Štekl, CSc. ředitel |
Ing. Jan Žemlička předseda NPSS, ČS IEEE |
NUCLEAR & PLASMA SCIENCES SOCIETY CHAPTER
IEEE Czechoslovakia section
http://www.ieee.cz/en/nps