Перші результати з полювання за темною матерією виявилися невтішними

Темна матерія — це одні з нерозв’язаних загадок сучасної космології. Вчені ведуть активний пошук, щоб її виявити та скласти карту її присутності та розподілу у Всесвіті. Зазвичай для цього використовуються складні та дуже дорогі телескопи. Але тепер науковці з Чиказького університету та Національної лабораторії прискорювачів Фермі розробили новий підхід — простий та дешевий настільний пристрій під назвою BREAD («Експеримент із широкосмуговим рефлектором для виявлення аксіонів»), призначений для знаходження темної матерії. Про свої перші результати вчені опублікували в журналі Physical Review Letters.

BREAD
Схема конструкції приладу BREAD. Структура спрямовує потенційні сигнали темної матерії до детектора мідного кольору. Детектор досить компактний, щоб розмістити його на столі. Зображення надане BREAD Collaboration

Темна матерія є однією з найбільш загадкових складових Всесвіту. Вона складає близько 85% всієї матерії, але невидима для звичайних телескопів. Її існування виявлено лише гравітаційною взаємодією в міжгалактичних масштабах. Моделювання показує, що темна матерія у Всесвіті розподілена у вигляді мережі галактичних ниток.

TNG
Симуляція TNG 50, TNG 100 і TNG 300, яка показала, як темна матерія розподіляється по всьому Всесвіту. Зображення: IllustrisTNG

З чого складається темна матерія — невідомо. Але фізики висувають різні гіпотези. Одним із кандидатів на роль складника темної матерії є гіпотетичні елементарні частинки аксіони. Експеримент BREAD спрямований на пошук темної матерії у певному діапазоні частот, де можуть перебувати аксіони та пов’язані з ними темні фотони. Прилад BREAD має форму коаксіальної антени у вигляді вигнутої металевої трубки, що розміщується на столі. Його завдання — вловлювати фотони та спрямовувати їх до датчика для виявлення аксіонів, який налаштований на пошук елементарних частинок, що мають певні параметри.

Перший етап експерименту BREAD уже завершився і, на жаль, не приніс результатів. Проте їхня відсутність не є розчаруванням, адже цей експеримент показав високу чутливість пристрою в обраному діапазоні частот. Експеримент BREAD також пропонує новий захопливий рецепт для полювання на темну матерію. Він відносно недорогий і компактний, дозволяє охопити ширший спектр можливостей порівняно з іншими експериментами, хоча з меншою точністю. Методологію BREAD можна порівняти зі скануванням радіостанцій: пошук темної матерії — це аналог пошуку однієї конкретної станції серед мільйонів частот.

BREAD
Стефан Кнірк із Fermilab із компонентами детектора BREAD

Розробка та впровадження нових методів, таких як BREAD, допомагають науковцям наближатися до розгадки однієї з найбільших загадок сучасної науки. Спільні зусилля дослідників з різних наукових установ сприяють досягненню прогресу в цій складній галузі знань.

Для вчених цей експеримент — лише перший крок у серії цікавих досліджень, які допоможуть розкрити природу темної матерії. Наступним кроком для експерименту BREAD буде його перенесення до магнітної установки в Аргонській національній лабораторії. Інші лабораторії, такі як Національна лабораторія прискорювачів SLAC, Массачусетський технологічний інститут, Каліфорнійський технологічний інститут і Лабораторія реактивного руху NASA, також співпрацюють із Чиказьким університетом та Fermilab для майбутніх етапів експерименту BREAD.

Раніше ми повідомляли про те, що темна матерія являє собою віддзеркалення паралельного Всесвіту.

За матеріалами space.com

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine

Новини інших медіа
Квантовий процесор Google Willow виконує обчислення у паралельних Всесвітах
Місячна коаліція на 50 країн: Панама та Австрія приєдналися до Угод Артеміди
Розслідування марсіанської авіакатастрофи: що згубило вертоліт Ingenuity
Біля іншої зорі знайшли теплий сатурн
Тепла та сонячна погода на Марсі загрожує колонізації планети
Проєкт OPAL: NASA розсекретила результати 10-річного дослідження планет-гігантів
Інженери пропонують дешевий апарат для розвідки планет
BepiColombo вперше побачив Меркурій в новому світлі
«Паразити неба»: малі астероїди виявились вкрай небезпечними для Землі
Зіткнення в сусідній галактиці: чорна діра «обстріляла» загадковий об’єкт