آیا زمین به یک آشکارساز غول‌پیکر برای کشف ماده تاریک تبدیل می‌شود؟

پروژه SQUIRE با هدف تبدیل زمین به یک آشکارساز غول‌پیکر، قصد دارد حسگرهای کوانتومی فوق‌حساس را در مدار زمین قرار دهد. این ماموریت به دنبال شناسایی سیگنال‌های فیزیک عجیب، ماده تاریک و نیروهای پنهان با دقتی چندین مرتبه‌ای بیشتر از آزمایش‌های زمینی است.

مزایای منحصربه‌فرد مدار پایین زمین

محیط مدار پایین زمین سه مزیت کلیدی برای این پروژه فراهم می‌آورد. اول، ایستگاه فضایی چین با سرعت ۷.۶۷ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند که حدود ۴۰۰ برابر سریع‌تر از منابع آزمایشگاهی معمول است. دوم، زمین به عنوان یک منبع طبیعی عظیم اسپین قطبی‌شده عمل می‌کند و حدود ۱۰^۴۲ الکترون قطبی فراهم می‌کند. سوم، حرکت مداری، نشانه‌های تعاملات عجیب را به سیگنال‌های دوره‌ای با نویز کمتر تبدیل می‌کند.

این ترکیب باعث افزایش دامنه میدان‌های عجیب قابل شناسایی تا ۲۰ پیکوتسلا می‌شود، در حالی که حساسیت آزمایش‌های زمینی تنها ۰.۰۱۵ پیکوتسلا است.

نوآوری‌های نمونه اولیه حسگر کوانتومی

نمونه اولیه ساخته‌شده برای عملیات فضایی، سه نوآوری اصلی دارد:

۱. **حسگر اسپین گاز نجیب دوگانه:** با استفاده از ایزوتوپ‌های ۱۲۹Xe و ۱۳۱Xe، نویز مشترک مغناطیسی حذف و حساسیت حفظ می‌شود.

۲. **فناوری جبران ارتعاش:** یک ژیروسکوپ فیبر نوری، ارتعاشات فضاپیما را ردیابی و اصلاح می‌کند.

۳. **معماری مقاوم در برابر تشعشع:** با یک محفظه آلومینیومی و تکرار سه‌گانه ماژول‌ها، سیستم در برابر پرتوهای کیهانی محافظت می‌شود.

این فناوری‌ها دستیابی به حساسیت ۴.۳ فمتوتسلا در ۱۱۶۵ ثانیه را ممکن ساخته‌اند.

آینده شبکه کوانتومی فضا-زمین

ایجاد یک شبکه کوانتومی که حسگرهای مداری را به زمین متصل می‌کند، حساسیت بسیار بیشتری برای جستجوی ماده تاریک و پدیده‌های فراتر از مدل استاندارد فراهم می‌آورد. حرکت سریع حسگرهای مداری می‌تواند حساسیت را تا ده برابر بیشتر از آزمایش‌های زمینی افزایش دهد. در آینده، این رویکرد حتی ممکن است از سیارات دورتر مانند مشتری و زحل به عنوان منابع اسپین طبیعی استفاده کند.

منبع: رکنا