Темна матерія може бути частотою – і вчені збираються її набрати
Новітній детектор "космічне радіо" дозволить науковцям протягом наступних 15 років виявити аксіони — гіпотетичні частинки, що можуть становити темну матерію.
by @paintingcat
Дослідники з Королівського коледжу Лондона та інших провідних установ розробили унікальний пристрій. Він функціонує як космічне автомобільне радіо. Цей інноваційний детектор здатний "налаштовуватися" на частоти аксіонів. Головне завдання приладу — вловити невловиме.
Темна матерія ("невидима форма матерії, яка може становити до 85% маси Всесвіту") залишається однією з найбільших космічних загадок. Її існування підтверджується гравітаційним впливом на зірки та галактики. Проте справжня природа цієї субстанції досі невідома науковцям.
Аксіони вважаються найімовірнішими кандидатами на роль темної матерії. Ці частинки надзвичайно легкі. Вони слабко взаємодіють зі звичайною матерією. Саме тому їх так складно виявити традиційними методами.
Новітня технологія виявлення
Вчені припускають, що аксіони поводяться як хвилі електромагнітного спектру. Частоти цих частинок можуть коливатися від кількох кілогерців до терагерцового діапазону. Новий детектор використовує спеціальний матеріал для створення аксіонної квазічастинки (AQ).
Доктор Девід Марш,
науковий співробітник Королівського коледжу Лондона, пояснює принцип роботи пристрою: "Тепер ми можемо побудувати детектор темної матерії, який, по суті, є космічним автомобільним радіо, що налаштовується на частоти ширшої галактики, поки не знайдемо аксіон". Він також додає: "Ми вже маємо технологію, тепер це лише питання масштабу і часу".
AQ спроектований для роботи з надвисокими терагерцовими частотами. Коли пристрій ідентифікує та налаштовується на частоту аксіонів, він випромінює мінімальну кількість світла. Саме в цьому діапазоні більшість науковців очікує знайти аксіони.
Шлях до відкриття
Для створення функціонального детектора дослідникам знадобиться приблизно п'ять років. Потім настане етап сканування високочастотного спектру. Цей процес триватиме близько десяти років.
Основою технології став телурид марганцю-вісмуту (MnBi?Te?). Цей матеріал має унікальні електронні та магнітні властивості. Для роботи пристрою його розрізали на кілька двовимірних шарів.
Цзянь-Сян Цю, провідний автор дослідження з Гарвардського університету, зазначає: "Оскільки MnBi?Te? настільки чутливий до повітря, нам потрібно було розщепити його до декількох атомних шарів". Це дозволило науковцям точно налаштувати властивості матеріалу.
Доктор Марш із оптимізмом дивиться у майбутнє: "Це дійсно захоплюючий час для дослідників темної матерії. Зараз про аксіони публікується стільки ж робіт, скільки було про бозон Хіггса за рік до його відкриття". Після 40 років теоретичних досліджень наука наближається до революційного прориву.