|
Поиски сверхлегкой темной материи продолжаются
|
|
|
|
Считается, что темная материя, хотя и невидима, составляет большую часть общей массы Вселенной. Одна из теорий предполагает, что сверхлегкая темная материя ведет себя как непрерывная волна, которая может оказывать ритмичное воздействие, обнаруживаемое только с помощью сверхчувствительных квантовых приборов.
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters и возглавляемое физиком из Университета Райса Кристофером Туннеллом и постдокторским исследователем Дорианом Амаралом, первым автором исследования и ведущим аналитиком, представляет собой первый прямой поиск сверхлегкой темной материи с использованием магнитно-левитирующей частицы.
|
|
|
|
В сотрудничестве с физиками из Лейденского университета команда ученых поместила микроскопический неодимовый магнит в сверхпроводящий корпус, охлажденный почти до абсолютного нуля. Установка была разработана для обнаружения тонких колебаний, которые, как полагают, вызываются волнами темной материи, проходящими через Землю.
|
|
|
|
"Наш подход выводит обнаружение темной материи на новый уровень", - сказал Туннелл. "Помещая крошечный магнит в среду без трения, мы даем ему возможность свободно перемещаться, если его что-то подтолкнет".
|
|
|
|
|
|
|
Это новое окно в изучение темной материи
|
|
|
|
Исследователи наблюдали за левитирующим магнитом с невероятной точностью, используя датчики, способные обнаруживать движения, размеры которых меньше ширины атома водорода. Несмотря на такую чувствительность, они не обнаружили признаков ожидаемого сигнала. Однако этот нулевой результат позволил физикам исключить специфическое взаимодействие между темной материей и обычной материей.
|
|
|
|
Они сосредоточились на обнаружении сил, возникающих при взаимодействии темной материи, которые различаются в зависимости от барионных и лептонных чисел, или сохраняющихся квантовых чисел в физике элементарных частиц, которые остаются постоянными при взаимодействии частиц, в рамках теоретической модели, известной как B-L. Их поиск был нацелен на узкую полосу частот около 26,7 Гц, что позволило установить новые ограничения на силу этих взаимодействий и новую технологию работы с темной материей.
|
|
|
|
"Каждый раз, когда мы не находим темную материю, мы уточняем карту", - сказал Туннелл. "Это похоже на поиск потерянного ключа в вашем доме — когда вы не находите его в одном месте, вы знаете, что нужно искать в другом месте".
|
|
Путь к Полонезу
|
|
|
|
Основываясь на этих результатах, исследовательская группа предложила эксперимент нового поколения под названием "Полонез", направленный на повышение чувствительности и расширение поиска темной материи. Название является отсылкой к танцу, который исполнили профессора физики, когда они собрались на акцию протеста против изменения климата и поняли, что это измерение возможно. Эта новая установка будет включать в себя более тяжелые магниты, более стабильную левитацию и более широкий диапазон частот.
|
|
|
|
Цель эксперимента - исследовать области теоретического ландшафта, которые современные детекторы не исследовали, стремясь выявить сверхслабые взаимодействия в максимально ненарушенной среде.
|
|
|
|
"Наша будущая установка будет не просто слушать более внимательно, она будет настроена так, чтобы слышать то, к чему мы никогда даже не пытались прислушиваться", - сказал Туннелл.
|
|
|
|
Амарал, который в прошлом году работал с Мустафой Амином, доцентом кафедры физики и астрономии, над разработкой теоретических основ этого измерения, подчеркнул более широкие последствия этой экспериментальной работы, которая теперь стала возможной.
|
|
|
|
"Мы не просто проверяем теорию, мы закладываем основу для целого класса измерений", - сказал Амарал. "Магнитная левитация дает нам принципиально новый инструмент, позволяющий задавать Вселенной важные вопросы".
|
|
|
|
Достигая чувствительности к силе, сравнимой с весом одного вируса, левитационная платформа открывает новые возможности для обнаружения слабых воздействий на большие расстояния. В исследовательскую группу входили сотрудники Деннис Уитенбрук и Тьерк Остеркамп из Лейденского университета.
|
|
|
|
Источник
|
