(Aaron Burdern / Bapt)

Cơ hội của một quả cầu tuyết: Nước siêu lạnh có thể được sử dụng để tìm kiếm vật chất tối

Sau cảm hứng bất thường dưới dạng trò đùa trên youtube và bộ phim Disney, 'Frozen', các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một tính chất ẩn của nước siêu lạnh có thể hỗ trợ tìm kiếm vật chất tối

Sau khi xem video YouTube về những người làm lạnh nước trong chai và sau đó kích hoạt nó đóng băng bằng cách đập nó, một cái gì đó về khái niệm này đã được củng cố cho Matthew M. Szydagis - một giáo sư vật lý tại Đại học Albany, Đại học Bang New York - đặc biệt là khi anh nhìn thấy nó một lần nữa trong bộ phim Disney Frozen Frozen.

Trong quá trình của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ 2019, Cuộc họp tháng 4, được tổ chức tại Denver - Szydagis mô tả cách thức này truyền cảm hứng cho anh ta khám phá liệu một hạt hạ nguyên tử như vật chất tối có thể kích hoạt sự đóng băng của nước siêu lạnh.

Anh ấy nói: Tất cả công việc của tôi được thúc đẩy bởi việc tìm kiếm vật chất tối, một dạng vật chất mà chúng tôi chắc chắn ở ngoài đó vì chúng tôi có thể quan sát các hiệu ứng hấp dẫn gián tiếp của nó.

Đây là một phần quan trọng của vũ trụ, nhưng chúng ta vẫn chưa khám phá ra bằng chứng trực tiếp, kết luận và rõ ràng về nó trong phòng thí nghiệm.

Nếu nước có ít tạp chất, chẳng hạn như các hạt bụi - và được đặt trong một thùng chứa đủ mịn, nó có thể được làm mát dưới 0C mà không bị đóng băng.

Szydagis giải thích: Mười Điều này được gọi là 'siêu lạnh' và tương tự như cách nước có thể dễ dàng bị quá nhiệt trong lò vi sóng, về cơ bản được làm nóng trên điểm sôi của nó mà không thực sự sôi. Nó chỉ đơn giản là ngược lại.

Nước kết thúc, trong một trong hai trường hợp này, ở trạng thái được gọi là 'khả năng di chuyển', không ổn định cũng không khá ổn định.

Một sự xáo trộn có thể kích hoạt quá trình chuyển pha, đóng băng và kết tinh, trong trường hợp này. Ông nói thêm: Đây không phải là đóng băng thông thường, và nó tạo thành tuyết trắng thay vì băng rõ ràng.

Sau đó, chúng tôi đã làm lạnh nước ở nhiệt độ lạnh đến -20 C trong phòng thí nghiệm mà không bị đóng băng. Nó không giống như trầm cảm điểm đóng băng, như khi bạn muối vỉa hè của bạn, bởi vì nước là tinh khiết và không bị ô nhiễm tạp chất trên mục đích.

Nhóm đã chứng minh rằng một số dạng hạt nhất định chạm vào nước có thể bằng kính hiển vi (dưới nguyên tử) khiến nó đóng băng nếu nó bị siêu lạnh trước. Szydagis tiếp tục: Một số hạt như neutron thậm chí có thể phân tán nhiều lần trong nước.

Chúng tôi đã có thể thể hiện điều này không chỉ với các nguồn hạt có sẵn trên thị trường mà còn là một tấm 'màu đỏ phóng xạ' của Fiestwar với sơn dựa trên uranium màu cam từ những năm 1950.

Họ đã tạo ra một máy dò mới dựa trên nước siêu lạnh, được đặt tên là buồng bóng tuyết, vì nó rất phù hợp với các buồng bong bóng và bong bóng, đó là những công nghệ từ đầu thế kỷ đến giữa thế kỷ 20 sử dụng đun sôi và ngưng tụ.

Nước siêu lạnh chắc chắn không phải là mới; nó đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ bởi các nhà hóa học và các nhà vật lý vật chất cô đọng, cho đến -40 C. Thậm chí có những ấn phẩm về nó có niên đại hơn 100 năm. Nhưng Szydagis đã phát hiện ra một điều mới mẻ.

Chúng tôi quản lý để khám phá một tài sản mới của nước siêu lạnh.

Trước sự ngạc nhiên lớn của chúng tôi, chúng tôi thấy rằng một số hạt (neutron) chứ không phải các hạt khác (tia gamma) kích hoạt đóng băng. Vì đây là nghiên cứu cơ bản chưa từng được thực hiện trước đây, nên không có gì đảm bảo nó sẽ hoạt động. Đó là một phương pháp 'hãy thử và xem' - phương pháp khoa học ở dạng cơ bản nhất. Chúng ta không chỉ có một máy dò hạt mới, mà còn có khả năng là vật chất tối vì neutron được cho là mô phỏng nó.

Szydagis và nhóm của ông đã hình dung ra rất nhiều ý nghĩa tiềm năng khác cho khám phá của họ, bao gồm phát hiện vũ khí hạt nhân trong hàng hóa để đảm bảo an ninh nội địa, hiểu được sự hình thành của đám mây và cung cấp manh mối về cách thức một số loài động vật có vú ngủ đông, siêu âm bằng cách nào đó.

Nghiên cứu ban đầu: https://arxiv.org/pdf/1807.09253.pdf.

Cũng được xuất bản tại Scisco Media