Студенты собрали установку для поиска темной материи: удалось ли им поймать аксионы
Группа студентов Гамбургского университета провела эксперимент по поиску аксионов, гипотетических частиц, которые считаются одним из возможных компонентов темной материи. Используя сравнительно простую установку, они получили новые ограничения на свойства таких частиц.
Основой эксперимента стал резонаторный детектор, то есть устройство с металлической полостью, настроенной на прием очень слабого сигнала определенной частоты. Если в такой полости при сильном магнитном поле аксионы превращаются в фотоны, внутри должен возникнуть едва заметный электромагнитный отклик.
Задача установки в том, чтобы уловить этот отклик и отделить его от фонового шума. Для этого студенты собрали саму резонаторную полость, подключили к ней электронику, кабели, крепления и измерительную аппаратуру.
Студенты работали при поддержке команды MADMAX, крупного эксперимента по поиску аксионов. Им помогала исследовательская группа, а часть оборудования и инфраструктуры дал университет.
Простая установка уступает крупным экспериментам по чувствительности. Она настроена на очень узкий диапазон частот, а частота напрямую связана с массой аксиона. Это значит, что детектор может поймать сигнал только от частиц с определенной массой. Если аксион окажется немного тяжелее или легче, установка его просто не заметит. Поэтому каждый такой эксперимент проверяет свой небольшой диапазон возможных масс аксиона.
Команда не нашла сигнал, который можно было бы связать с аксионами. Это позволило исключить в проверенном диапазоне аксионы с определенными свойствами, прежде всего с более сильной связью с фотонами. Если аксионы действительно составляют темную материю, они должны присутствовать по всей галактике, в том числе рядом с Землей. Поэтому вопрос не в том, где ставить эксперимент, а в том, насколько чувствительна установка к очень слабому сигналу.
Если аксион однажды все же будет найден, а его масса и другие параметры станут известны, такие установки могут со временем дойти даже до учебных лабораторий. Тогда с ними смогут работать не только большие научные команды, но и студенты.
Ранее ученые предположили, что магнитные поля во Вселенной могли возникнуть из-за темной материи.
Фото Nabil Salama and Agit Akgümüs
Самое популярное
