Британские ученые: найти темную материю помогут «холодные» квантовые детекторы
Пока что с нахождением темной материи не справляется даже Большой адронный коллайдер, но британские ученые решили, что у них вполне может получиться. Команда из нескольких университетов решила создать самые «холодные» и высокочувствительные детекторы для поиска темных частиц и готова поделиться первыми (пусть и традиционно отрицательными) результатами.
Версия, по которой темная материя состоит из аксионов (хоть и не подтверждена фактически), до сих пор является одной из доминирующих. Кроме того, нельзя сбросить со счетов некие неизвестные частицы, обладающие ультраслабыми взаимодействиями. Планируя собственные эксперименты, британские физики решили «поохотиться» на оба этих типа частиц, причем устранив главную, как им кажется, проблему: массовую чувствительность существующих детекторов.
Дело в том, что большинство подобных приборов могли бы с легкостью обнаружить темную частицу при столкновении с «обычной», если она окажется в 1000 (или хотя бы в пять) раз массивнее атома водорода. Но более мелкие «кандидаты» попросту утекут у исследователей сквозь пальцы.
Ученые с Альбиона (в числе которых оказался наш соотечественник Дмитрий Змеев, работающий в Университете Ланкастера) разработали детекторы, порог чувствительности которых начинается уже на уровне 0,01 массы атома водорода. Это стало возможным благодаря использованию в них сверхтекучего изотопа гелия-3, охлажденного почти до абсолютного нуля, а также сверхпроводящих квантовых усилителей, которые могут регистрировать даже самые слабые столкновения частиц второго типа.
В случае с аксионами все несколько сложнее, поскольку они, если существуют, должны быть в миллиард раз легче атома водорода. Зато они должны быть гораздо более распространенными, что делает их распад в магнитном поле более чем вероятным. Чтобы получить возможность улавливать сигнатуры этих распадов, команда прямо сейчас создает квантовый усилитель нового класса, модель которого они показали на летней научной выставке Королевского общества.
При проведении первых экспериментов британские ученые отметили кажущуюся работоспособность методики, но одновременно и «шум», привносимый космическим излучением. Поэтому дальнейшие поиски они предлагают проводить на глубине не менее 1,1 километра, чтобы обеспечить своим детекторам максимальную «чистоту» условий.
Это не единственный предложенный за последнее время амбициозный проект по поиску темной материи. Коллеги британцев из-за океана и вовсе предложили заниматься этим не под землей, а в ионосфере. Правда, для того, чтобы они увенчались успехом, необходимо, чтобы невидимая материя, составляющая 85% массы во Вселенной, была даже более экзотичной, чем это предполагает аксионная модель.
