Темная материя — это одна из неразрешенных загадок современной космологии. Ученые ведут активный поиск, чтобы ее обнаружить и составить карту ее присутствия и распределения во Вселенной. Обычно для этого используются сложные и очень дорогие телескопы. Но теперь ученые из Чикагского университета и Национальной лаборатории ускорителей Ферми разработали новый подход — простое и дешевое настольное устройство под названием BREAD («Эксперимент с широкополосным рефлектором для обнаружения аксионов»), предназначенное для выявления темной материи. О своих первых результатах ученые опубликовали в журнале Physical Review Letters.
Темная материя является одной из самых загадочных составляющих Вселенной. Она составляет около 85% всей материи, но невидима для обычных телескопов. Ее существование обнаружено лишь гравитационным взаимодействием в межгалактических масштабах. Моделирование показывает, что темная материя во Вселенной распределена в виде сети галактических нитей.
Из чего состоит темная материя — неизвестно. Но физики выдвигают различные гипотезы. Одним из кандидатов на роль составляющих темной материи являются гипотетические элементарные частицы аксионы. Эксперимент BREAD направлен на поиск темной материи в определенном диапазоне частот, где могут находиться аксионы и связанные с ними темные фотоны. Прибор BREAD имеет форму коаксиальной антенны в виде изогнутой металлической трубки, которая размещается на столе. Его задача — улавливать фотоны и направлять их к датчику для обнаружения аксионов, который настроен на поиск элементарных частиц, имеющих определенные параметры.
Первый этап эксперимента BREAD уже завершился и, к сожалению, не принес ни одного обнаружения темной материи. Однако отсутствие результатов не является разочарованием, ведь этот эксперимент показал высокую чувствительность устройства в выбранном диапазоне частот. Эксперимент BREAD также предлагает новый захватывающий рецепт для охоты на темную материю. Он относительно недорогой и компактный, позволяет охватить более широкий спектр возможностей по сравнению с другими экспериментами, хотя с меньшей точностью. Методологию BREAD можно сравнить со сканированием радиостанций: поиск темной материи — это аналог поиска одной конкретной станции среди миллионов частот.
Разработка и внедрение новых методов, таких как BREAD, помогают ученым приближаться к разгадке одной из самых огромных тайн современной науки. Совместные усилия исследователей из разных научных учреждений способствуют достижению прогресса в этой сложной области знаний.
Для ученых этот эксперимент — лишь первый шаг в серии захватывающих исследований, которые помогут раскрыть природу темной материи. Следующим шагом для эксперимента BREAD будет его перенос в магнитную установку в Аргонской национальной лаборатории. Другие лаборатории, такие как Национальная лаборатория ускорителей SLAC, Массачусетский технологический институт, Калифорнийский технологический институт и Лаборатория реактивного движения NASA, также сотрудничают с Чикагским университетом и Fermilab для будущих этапов эксперимента BREAD.
Ранее мы сообщали о том, что темная материя представляет собой отражение параллельной Вселенной.
По материалам space.com
