Учёные применяет новую технологию для поиска тёмной материи

Коллаборация BREAD, которая объединяет учёных из Университета Чикаго и Фермилаба, проводит передовые исследования в области тёмной материи, используя новаторскую технологию коаксиальной тарелочной антенны.

Фото: Flickr by European Southern Observatory is licensed under CC BY 2.0

Основной задачей исследователей является поиск тёмных фотонов, предполагаемых частиц тёмной материи, которая, по оценкам, составляет около 80% всей материи Вселенной. Особенностью тёмной материи является то, что она не взаимодействует с электромагнитным излучением, делая её невидимой для традиционных методов детектирования.

Исследовательский метод, опубликованный в журнале Physical Review Letters, включает возможность преобразования тёмных фотонов и аксионов в обычные фотоны при их контакте с металлической поверхностью, которая фокусирует эти фотоны в точку для последующего обнаружения. В ходе первых экспериментов летом 2023 года команда собрала данные о тепловом шуме антенны и шуме усиления, исследуя мельчайшие аномалии в данных, которые могли указывать на присутствие тёмных фотонов. Хотя значимые сигналы обнаружены не были, чувствительность метода оказалась на уровне в 10,000 раз выше, чем у прежде используемых подходов, сообщает SecurityLab.

Для дальнейших экспериментов, учёные переместились в Национальную лабораторию Аргонна, где они используют магнит силой 4 тесла. Это должно увеличить чувствительность установки к детектированию аксионоподобной тёмной материи. Руководитель проекта Стефан Книрк указывает, что долгосрочная цель состоит в создании масштабной экспериментальной программы для изучения аксионных моделей.

В дополнение к текущим экспериментам, коллаборация разрабатывает новые прототипы, сочетающие уже разработанную концепцию с квантовыми технологиями. Это позволит детектировать отдельные частицы света, что значительно повысит точность и чувствительность экспериментов. В Фермилабе также ожидается установка нового, более мощного магнита, что дополнительно усилит потенциал проекта в области поиска тёмной материи.