Gravitationsvågdetektorer kan kanske upptäcka mycket mer än gravitationella vågor. Enligt en ny studie, de kan också potentiellt upptäcka mörk materia, om mörk materia består av en viss typ av partikel som kallas en "mörk foton". I framtiden, LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) forskare planerar att genomföra en sökning efter mörka fotoner, som kommer att inkludera vissa tidigare outforskade områden i det mörka fotonparameterutrymmet.

Ett team av fysiker, Aaron Pierce, Keith Riles, och Yue Zhao från University of Michigan, har rapporterat sitt förslag om att använda gravitationsvågdetektorer för att söka efter mörk materia i en nyligen publicerad artikel Fysiska granskningsbrev .

"Detta förslag överbryggar snyggt det nyfödda området för gravitationsvågastronomi med partikelfysik, "Berättade Zhao Phys.org . "Utan några ändringar, en gravitationell vågdetektor kan användas som en mycket känslig detektor för direkt mörk materia, med potential för en fem-sigma upptäckt av mörk materia. "

Som fysikerna förklarar i sitt papper, om mörka fotoner har en mycket ljus massa, då kan de anses bete sig som ett oscillerande bakgrundsfält, med svängningsfrekvensen bestämd av deras massa. Gravitationsvågdetektorer kan eventuellt upptäcka dessa svängningar eftersom svängningarna kan påverka testobjekt som placeras i gravitationella vågdetektorer. Till exempel, om två testobjekt placerade på olika positioner i detektorn upplever olika förskjutningar, denna skillnad kan bero på den relativa fasen av det mörka fotonfältets oscillationer vid dessa olika positioner.

Fysikerna förväntar sig att båda presenterar jordbaserade gravitationella vågdetektorer som LIGO, liksom framtida rymdbaserade gravitationella vågdetektorer som LISA (Laser Interferometer Space Antenna), kommer att ha möjlighet att söka efter mörk foton mörk materia. Att använda mer än en detektor skulle möjliggöra korskontroll och bättre känslighet.

I framtiden, forskarna planerar att arbeta med att vidareutveckla den nya sökmetoden för mörk materia och bestämma exakt vilken typ av signal en gravitationsvågdetektor skulle ta emot om en mörk foton var i närheten.

"Vi planerar att driva detta arbete långt bortom ett teoretiskt förslag, "Sa Zhao." Först, vi planerar att utföra dataanalysen med hjälp av en förenklad signalmodell och en enkel sökalgoritm. Sedan kommer vi gradvis att förfina vår sökmetod och inkludera en detaljerad simulering av signal- och detektorsvaret. "

© 2018 Phys.org