Поиск темной материи с помощью галоскопа

Новая статья в The European Physical Journal Plus представляет новый метод поиска типа темной материи, известного как аксионы; модифицированная версия этой техники может иметь полезные применения в «реальной жизни». В настоящее время считается, что большая часть Вселенной состоит из темной материи — таинственных субстанций, которые почти невозможно обнаружить, поскольку они не взаимодействуют со светом или любым другим видом электромагнитного излучения. Физики искали его десятилетиями, используя разные методы; Николо Кресчини, ныне работающий в Institut Neel в Гренобле, Франция, разработал новый метод поиска одного типа темной материи, аксионов, работая в Laboratori Nazionali di Legnaro, Падуя, Италия.

Аксионы — это гипотетические частицы, которые были введены в 1970-х годах, чтобы заполнить пробел в Стандартной модели физики элементарных частиц, а именно в проблеме сильной СР. «Изучение аксионов — это хороший способ поймать двух зайцев — темную материю и сильную проблему CP — одним выстрелом, аксионом», — говорит Кресчини. Методы, используемые для поиска аксионов, отличаются от типичных экспериментов по физике элементарных частиц, которые включают столкновение быстро движущихся частиц в ускорителях. Вместо этого эти эксперименты ищут слабые электромагнитные аномалии, которые могут быть обнаружены при чрезвычайно низкой энергии и указывают на связь аксионов с другими фундаментальными частицами.

«Большинство этих экспериментов ищут связь аксионов с фотонами», — добавляет Кресчини. «Этот подход ищет связь с электронами, что более сложно, но может дать более богатые результаты». Он включает в себя помещение образца магнитного материала в очень хорошо контролируемую среду, близкую к абсолютному нулю температуры, и мониторинг его на предмет аномальных изменений намагниченности, которые могут указывать на активность аксионов. Система представляет собой тип магнитометра, известного как галоскоп в честь ореола Темной Материи Млечного Пути. Этот эксперимент, названный QUAX (сокращение от «Quaerere Axions», где «quaerere» на латыни означает «искать»), еще недостаточно чувствителен, чтобы обнаруживать аксионы. «Его необходимо масштабировать и использовать более чувствительные датчики», — говорит Кресчини. «Тем не менее, у этого исследования есть и практическое применение: мы запатентовали модифицированную версию, которую можно использовать в качестве коммерческого магнитометра».

Источник