Наблюдения за космосом порождают целый ряд загадок, приписывающих загадочной «темной материи». Ее никто не видел, но считается, что на нее приходится 95% вселенной. Теперь ученые разработали эксперимент, позволяющий поймать темную материю в ловушку.

Хотя темная материя и темная энергия составляют примерно 95 процентов материи во Вселенной, ученые никогда не наблюдали их напрямую. Вывод об их существовании ученые сделали на основе их предполагаемого гравитационного влияния на видимую обычную материю.

Ученые из Ноттингемского университета создали «ловушку», предназначенную для того, чтобы поближе взглянуть на эту всегда неуловимую концепцию.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, ученые из Ноттингемского университета представили частицу, известную как скалярное поле, и сконструировали ловушку для обнаружения влияния темной материи, называемой доменными стенками или темными стенками.

Профессор Ноттингемского университета и ведущий автор Клер Берредж объясняет: «Поскольку плотность снижается, образуются дефекты — это подобно тому, когда вода замерзает в лед, молекулы воды случайны, и когда они замерзают, вы получаете кристаллическую структуру с молекулами, выстроенными случайным образом, где одни расположены в одну сторону, а другие – в другую, и это создает линии разлома. Что-то подобное происходит в скалярных полях, когда плотность становится ниже. Вы не можете увидеть эти линии разлома на глаз, но если частицы проходят через них, это может изменить их траекторию. Эти дефекты темные стены и могут подтвердить теорию скалярных полей».

В сущности, если бы эти сконструированные ловушки могли обнаружить темные стены, это было бы основным доказательством теории скалярных полей.

Чтобы провести этот эксперимент, команда создала напечатанные на 3D принтере сосуды, специально разработанные для «захвата» темных стен, согласно теоретическим расчетам. Чтобы «закрутить» ловушку, ученые охладят атомы лития почти до абсолютного нуля с помощью лазерных фотонов и поместят их в специальный вакуум, имитирующий изменение плотности, как описывает Берраж. Если все пойдет по плану, эти линии разлома в пределах скалярных полей должны быть захвачены в эксперименте.

«Напечатанные на 3D-принтере сосуды, которые мы используем как вакуумную камеру, были сконструированы с использованием теоретических расчетов темных стен, что создало то, что, по нашему мнению, является идеальной формой, структурой и текстурой для захвата темной материи, — Лючия Хакермюллер из Университет Ноттингема, разработавший эксперимент, говорится в заявлении для прессы. – Чтобы успешно продемонстрировать, что темные стены попали в ловушку, мы позволим холодному атомному облаку пройти сквозь эти стены».

Весь этот эксперимент длился три года и команда надеется получить результаты от тщательно разработанной ловушки в течение года.

Конечно, возможно, что темные стены вообще не появятся. Однако в мире науки любой результат способствует нашему пониманию таинственных сил, формирующих основу известной Вселенной, потому что обнаружение того, чем не темная материя и темная энергия, также может быть чрезвычайно ценным.

По материалам: Popular Mechanics

Если при слове «допинг» вы представляете спортсменов, принимающих «химию», не забывайте о велогонках. В этом виде спорта распространен технический допинг, при котором запрещенным способом прокачивается велосипед. Нынешняя Олимпиада 2024 года не исключение и спортсмены пытаются спрятать электромотор в велосипеде так, чтобы официальные менеджеры не нашли этот моторный допинг.

При открытии Олимпийских игр в Париже официальные лица будут использовать электромагнитные сканеры и рентгеновские изображения для борьбы с моторным допингом. Велосипедисты сразятся за золото в столице Франции и вокруг нее. Добыча чиновников может быть достаточно небольшой: эксперты по велоспорту говорят, что всего 20 или 30 Вт дополнительной мощности достаточно, чтобы сменить поле и выиграть гонку.

Применение моторного допинга было подтверждено только один раз в профессиональном велоспорте еще в 2016 году. Руководящий орган спорта, Международный союз велосипедистов (UCI), с тех пор ввел все более сложные методы обнаружения моторов. Но запрещенные двигатели остаются бедой на громких любительских мерах, таких как Routes de l’Oise. Некоторые ведущие профессионалы, бывшие и нынешние, продолжают избивать тревогу.

Гонщики и эксперты говорят, что маловероятно, что технологический допинг по-прежнему существует на профессиональном уровне. «Я уверен, что этого больше не будет. Я думаю, как только мы стали об этом говорить, это прекратилось. Потому что на высоком уровне это слишком опасно для команды и спортсмена», – говорит Жан-Кристоф Перо, серебряный призер Олимпийских игр, первый менеджер UCI по оборудованию и борьбе с технологическим мошенничеством.

Но доверие ограничено. Велоспорт все еще приходит в себя от скандалов вокруг американского олимпийца Лэнса Армстронга, чье широкое использование переливаний крови и лекарств для повышения уровня кислорода в крови вызвало обвинение в сговоре со стороны официальных лиц UCI и угрозы исключить велоспорт из Олимпийских игр.

Многие, включая Перо, говорят, что нужна большая бдительность. Решением может стать технология обнаружения следующего поколения: встроенные сканеры, обеспечивающие непрерывную уверенность в том, что человеческие мышцы питают драматические спринты и подъемы в спорте.

Как чиновники охотились на моторный допинг в велоспорте

Слухи о скрытых двигателях впервые распространились в 2010 году после того, как швейцарский велогонщик выиграл несколько европейских соревнований с потрясающим ускорением. В то время UCI не хватало средств для обнаружения скрытых двигателей, и его технический директор пообещал ускорить работу над быстрым и эффективным способом сделать это.

UCI начинал с инфракрасных камер, но они бесполезны для проверок до и после гонки, когда скрытый двигатель холодный. Лишь в 2015 году, на фоне дальнейших слухов о моторном допинге и обвинениях в бездействии UCI, организация начала бета-тестирование лучшего инструмента: «магнитометрического планшетного» сканера на базе iPad.

Адаптер, подключенный к одному из этих планшетных сканеров, создает окружающее магнитное поле. Затем магнитометр и специальное программное обеспечение регистрируют перебои в поле, которые могут указывать на наличие металла или магнитов в раме велосипеда из углеродного волокна и вокруг него.

Планшеты UCI дебютировали во время Чемпионата мира по велокроссу 2016 года, который проходил в Бельгии. Сканирование велосипедов во время тяжелого события — сочетание шоссейного и горного велосипедов — заметило велосипед местной любимицы Фемке Ван ден Дрисше. Более внимательный обзор обнаружил двигатель и батарею, расположенные в полом элементе рамы, который углом опускается от седла велосипеда к его педалям, и провода, соединяющие скрытое оборудование подседельной трубы с кнопочным переключателем под рулем.

Ван ден Дрисше, которая показана выше, была отстранена от соревнований на шесть лет, снялась с гонки, сохраняя свою невиновность. Джовамбаттиста Лера, велогонщик-любитель, раскрывшийся в начале этого года во Франции, также отрицает использование электрической помощи во время соревнований.

Двигатель в велосипеде Ван ден Дросше прибавил 200 Вт мощности. Австрийский производитель оборудования Vivax Drive уже не работает. Но любой, у кого есть свободные деньги, может почувствовать 200 Вт дополнительного толчка благодаря гоночному байку, оборудованному компанией HPS-Bike из Монако, например оборудованному гоночному байку HPS Lotus Type 136 от британского производителя спортивных автомобилей Lotus Group, стоимость которого начинается 715 долларов США.

Основатель и генеральный директор HPS Гарри Гиббингс говорит, что компания стремится расширить возможности велосипедистов выходного дня, не желающих бороться на крутых холмах или которым нужен дополнительный стимул здесь и там, чтобы не отставать от других. Гиббинс говорит, что эта технология недоступна в виде запчастей для модернизации, поэтому она запрещена для потенциальных мошенников. Тем не менее система HPS Watt Assist демонстрирует внешние пределы того, что возможно в сдержанной высокоэффективной электрической помощи.

300-граммовый двигатель диаметром 30 миллиметров и весом 300 граммов производит швейцарский производитель двигателей Maxon Group, и Гиббингс говорит, что он использует, по сути, ту самую мощную бесщеточную конструкцию, приводящую в движение марсоход NASA Perseverance на Марсе. HPS встраивает двигатель в нижнюю трубу велосипеда, а элемент рамы двигается от рукоятки велосипеда к рулю.

Несмотря на постоянные спекуляции СМИ об электродвигателях, встроенных в задние втулки или сплошные колеса, Гиббингс говорит, что только двигатель, размещенный в трубах рамы, может добавить мощности, не ухудшая внешний вид, ощущение и производительность гоночного велосипеда.

Новые методы выявления мошенничества в велоспорте

Профессиональный велоспорт получил самые совершенные системы обнаружения в 2018 году после того, как критика политики UCI по применению моторного допинга помогла сменить руководство. Новый президент Дэвид Лаппартьен назначил Перо вывести обнаружение на новый уровень, а через пять месяцев UCI объявила о своем первом рентгеновском оборудовании на пресс-конференции в Женеве.

В отличие от планшетных сканеров, которые дают много ошибочных срабатываний и требуют разбора подозрительных велосипедов, рентгеновское изображение является окончательным.

UCI сообщил велосипедной прессе, что его рентгеновский сканер устранит любое подозрение по поводу результатов гонки. И он говорит, что поддерживает высокий уровень тестирования из почти 1000 проверок допинг-моторов на прошлогоднем Тур де Франс.

Недавно компания Lappartient признала, что средства контроля UCI не на 100 процентов безопасны, и объявила о вознаграждении для информаторов, которые предоставят доказательства мошенничества с велосипедами.

В мае UCI снова назначил царя допинга – впервые после того, как Перо ушел в отставку из-за сокращения бюджета в 2020 году. Среди других обязанностей бывшего уголовного следователя Министерства внутренней безопасности США Николаса Рауденского было поручено разработать новые методы выявления технологического мошенничества.

Перо убежден, что только мониторинг велосипедов в режиме реального времени во время большой гонки может доказать, что мошенничество с моторами осталось в прошлом, поскольку большая гонка предоставляет широкие возможности пересесть на дополнительный велосипед и таким образом избежать инструментов UCI.

UCI уже заложил основу для такого мониторинга в реальном времени, сотрудничая с Комиссией по альтернативным источникам энергии и атомной энергии Франции (Commissariat? l’?nergie atomique et aux?nergies alternatives, или CEA), чтобы извлечь выгоду от опыта национальной лаборатории глубокой магнитометрии.

UCI раскрыла некоторые подробности на своей пресс-конференции в Женеве 2018 года, где официальный представитель CEA представил свою концепцию: встроенный магнитометр с высоким разрешением для обнаружения скрытой электромагнитной подписи двигателя и беспроводного оповещения официальных лиц через приемники на транспортных средствах поддержки гонки.

По состоянию на июнь 2018 года исследователи CEA в Гренобле определили соответствующий магнитометр и оценивали электромагнитный шум, который мог бы нанести ущерб системе — от вращающихся колес и педалей до проезжающих мимо мотоциклов и автомобилей.

Установка детекторов на каждом велосипеде была бы недешевой, но Перо говорит, что он убежден, что он нужен велосипеду: «Мы говорим об этом уже 10 лет. Если вы хотите решить этот вопрос, вы должны инвестировать».

По материалам IEEE Spectrum