Науковці запропонували використати для пошуку темної матерії достатньо простий детектор радіохвиль. Його ідея полягає в тому, що аксіони, з яких вона, ймовірно, складається, утворюють квазічастинки, кожна з яких має свою частоту випромінювання, яку можна вловити.
У пошуках темної матерії
У статті, опублікованій в журналі Nature, вчені з Королівського коледжу Лондона, Гарвардського університету, Університету Берклі та інших закладів поділилися ідеєю щодо того, як, на їхню думку, можна достатньо просто виявити темну матерію.
Темна матерія — це неспостережувана форма матерії, яка може становити до 85% маси Всесвіту, але вчені не впевнені, що саме вона собою являє.
Аксіони є одними з головних кандидатів на роль темної матерії. Ці крихітні частинки, що слабко взаємодіють, відповідальні за гравітаційні ефекти в космосі, які поки що неможливо пояснити.
Вважається, що аксіони мають частоту, подібну до хвилі, але вчені не знають, де саме в електромагнітному спектрі її шукати, хоча вважається, що ці частинки коливаються від кілогерц — частоти, яку може чути людина — до дуже високої частоти — терагерц.
«Космічне радіо» для пошуку аксіонів
В останньому дослідженні науковці пояснюють, як детектор, який вони називають космічним автомобільним радіо, може сповіщати вчених, коли він знаходить частоту аксіона. Команда вважає, що ця квазічастинка, відома як аксіонна квазічастинка (AQ), може допомогти відкрити темну матерію впродовж 15 років.
AQ сконструйований таким чином, що його частота може передаватися в космос, і ця частота може збігатися з аксіоном. Коли він ідентифікує і «налаштовується» на цю частоту, він випромінює дуже малу кількість світла. AQ працює на найвищих терагерцових частотах, які багато дослідників вважають найбільш перспективним місцем для пошуку аксіонів.
Співавтор дослідження доктор Девід Марш, науковий співробітник Ернеста Резерфорда в Королівському коледжі Лондона, сказав: «Тепер ми можемо побудувати детектор темної матерії, який, по суті, є космічним радіо, що налаштовується на частоти ширшої галактики, поки не знайдемо аксіон. Ми вже маємо технологію, тепер це лише питання масштабу і часу».
Матеріал для створення квазічастинок
Команда вважає, що, створивши набагато більший шматок AQ-матеріалу, вони зможуть створити функціонуючий детектор за п’ять років. Після цього, за їхніми оцінками, знадобиться ще десять років сканування спектра високих частот, де, як вважається, ховається темна матерія, перш ніж вони її знайдуть.
Для створення квазічастинок дослідники використовували телурид марганцю-вісмуту (MnBi₂Te₄), матеріал, відомий своїми унікальними електронними й магнітними властивостями. Він був розрізаний на кілька двовимірних шарів матеріалу, накладених один на одного.
Розробляючи матеріал протягом останніх шести років у лабораторії, Цзянь-Сян Цю, провідний автор з Гарвардського університету, сказав: «Оскільки MnBi₂Te₄ дуже чутливий до повітря, нам потрібно було розшарувати його до кількох атомних шарів, щоб точно налаштувати його властивості. Це означає, що ми побачимо цю цікаву фізику і як вона взаємодіє з іншими квантовими об’єктами, такими, як аксіон».
За матеріалами phys.org
