Ученые из Ланкастерского университета, Оксфордского университета и Ройял-Холлоуэйского университета в Лондоне разработали инновационные детекторы темной материи на основе квантовых технологий. Эти результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Low Temperature Physics.
Темная материя, составляющая примерно 80% всей материи во Вселенной, подтверждается ее гравитационными эффектами. Например, известно, что скорости звезд, расположенных дальше от центра галактики, снижаются медленнее, чем предсказывает ньютоновская теория на основе видимой массы, что указывает на наличие скрытой массы. До сих пор все проведенные эксперименты и наблюдения не смогли напрямую обнаружить гипотетические частицы темной материи.
Квантовые детекторы, работающие при сверхнизких температурах, разработаны для того, чтобы непосредственно наблюдать частицы темной материи в лабораторных условиях. Теория предлагает два основных кандидата на темную материю: слабовзаимодействующие частицы и легкие волнообразные частицы, известные как аксионами.
Частицы со сверхслабкими взаимодействиями могут быть обнаружены путем наблюдения их столкновений с обычной материей. Однако, зависит ли это от массы искомой темной материи. Большинство предыдущих экспериментов могло бы обнаружить частицы темной материи, весомые от пяти до 1000 раз больше атома водорода, но возможно, что гораздо более легкие кандидаты на темную материю были пропущены.
Команда использует детектор из сверхтекучего гелия-3, охлажденного до макроскопического квантового состояния и оснащенного сверхпроводящими квантовыми усилителями для достижения высокой чувствительности к столкновениям с темной материей массой от 0,01 до нескольких атомов водорода. В случае, если темная материя состоит из аксионов, команда использует квантовые усилители для поиска электрического сигнала от распада аксионов в магнитном поле.
Эти разработки и методы позволяют исследователям углубленно изучать гипотетические частицы темной материи, которые могут существовать на более легких масштабах, чем предполагалось ранее.
Источник: https://lenta.ru/news/2024/07/04/dark/
