傳感器網絡GNOME首次在《自然-物理學》上發表了全面的數據–這涉及六個國家的九個站點。一個由美因茨約翰內斯-古騰堡大學（JGU）的PRISMA+卓越集群和美因茨亥姆霍茲研究所（HIM）主要參與的國際研究小組首次發表了關於使用全球光學磁強計網絡尋找暗物質的綜合數據。
據科學家們說，暗物質場應該產生一種特徵性的信號模式，可以通過GNOME網絡的多個站點的相關測量來檢測。對來自GNOME一個月連續運行的數據的分析還沒有得到相應的指示。然而，正如研究人員在著名的《自然-物理學》雜誌上報告的那樣，該測量允許對暗物質的特徵制定約束條件。
GNOME是”用於外來物理搜索的光學磁強計全球網絡”的縮寫。它的背後是分佈在德國、塞爾維亞、波蘭、以色列、韓國、中國、澳大利亞和美國等世界各地的磁強計。通過GNOME，研究人員特別希望推進對暗物質的搜索–這是21世紀基礎物理學最令人興奮的挑戰之一。畢竟，人們早就知道，許多令人困惑的天文觀測結果，如星系中恆星的旋轉速度或宇宙背景輻射的光譜最好能用暗物質來解釋。
全球GNOME網絡的草圖
“極輕的玻色子粒子被認為是當今最有希望的暗物質候選者之一。這些包括所謂的類軸子粒子–簡稱ALPs，”PRISMA+和HIM的教授Dmitry Budker博士說，HIM是美因茨約翰內斯-古騰堡大學和達姆施塔特的GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung的機構合作。”它們也可以被視為以一定頻率振蕩的經典場。這種玻色子場的一個特點是–根據一種可能的理論方案–它們可以形成模式和結構。因此，暗物質的密度可以集中在許多不同的區域–例如，可以形成比一個星系小但比地球大得多的離散域牆。”
“如果這樣的牆遇到了地球，它就會逐漸被GNOME網絡探測到，並能在磁力計中引起瞬時的特徵信號模式，甚至更多，”該研究的共同作者之一Arne Wickenbrock博士解釋說。”這些信號以某些方式相互關聯–取決於牆壁移動的速度和它到達每個位置的時間”。
美因茨的GNOME網絡裝置
同時，該網絡由分佈在全球8個國家的14個磁強計組成，其中9個為當前的分析提供了數據。測量原理是基於暗物質與磁強計中原子的核自旋的相互作用。原子被一個特定頻率的激光激發，使核自旋朝一個方向發展。一個潛在的暗物質場可以干擾這個方向，這是可以被測量的。
形象地說，人們可以想象，磁強計中的原子最初在混亂中跳舞，正如Budker小組的博士生、也是目前研究的作者Hector Masia-Roig所闡明的那樣。”當它們’聽到’正確頻率的激光時，它們都會一起旋轉。暗物質粒子可以使跳舞的原子失去平衡。我們可以非常精確地測量這種擾動。”現在，磁強計網絡變得很重要：當地球在空間上有限的暗物質牆中移動時，所有站點中跳舞的原子都會逐漸受到干擾。其中一個站位於美因茨的亥姆霍茲研究所的一個實驗室里。”馬西亞-羅伊格說：”只有當我們匹配所有站點的信號時，我們才能評估是什麼觸發了干擾。”應用於跳舞原子的圖像，這意味着。如果我們比較所有站點的測量結果，我們可以決定這只是一個孤獨舞者在跳舞，還是實際上是一個全球性的暗物質干擾。
在目前的研究中，研究小組分析了來自GNOME連續運行一個月的數據。結果是。在調查的質量範圍內，從一個飛電子伏特（feV）到100,000feV，沒有出現統計學意義上的信號。
相反，這意味着研究人員可以比以前進一步縮小理論上可以發現這種信號的範圍。對於依賴離散暗物質牆的方案來說，這是一個重要的結果–“儘管我們還不能用我們的全球環形搜索探測到這樣的域牆，”美因茨的另一位博士生、該研究的作者Joseph Smiga補充說。
GNOME合作的未來工作將集中在改進磁力計本身和數據分析上。特別是，連續運行應該更加穩定。這對於可靠地搜索持續時間超過一小時的信號非常重要。此外，磁強計中以前的鹼原子將被惰性氣體所取代。在”高級GNOME”的標題下，研究人員預計這將導致未來在搜索ALP和暗物質方面的測量的靈敏度大大增加。