Ученые, работающие над экспериментом "Аксионная темная материя" (ADMX), опубликовали новые результаты, показывающие, что ADMX является первым и единственным на сегодняшний день научным проектом, который достаточно чувствителен для регистрации следов аксионов.
Концепция существования аксионов возникла 40 лет назад. Это гипотетические частицы, которые могут образовывать темную материю. Их нельзя обнаружить напрямую, но наблюдение за ними предположительно возможно благодаря эффекту Примакова.
Последние данные, полученные в ходе второй исследовательской кампании ADMS, позволили определить небольшой диапазон частот, в котором следует искать аксионы. Это начало настоящей охоты за аксионами. Если аксионы темной материи существуют на определенных частотах, которые мы будем изучать в течение следующих нескольких лет, то их обнаружение - лишь вопрос времени, говорит Эндрю Зонненшайн из Фермилата.
ADMX - это своего рода большой радиоприемник, состоящий из полости с очень низкой температурой и сильным магнитным полем. При таких условиях, как предсказывает теория, аксион распадается на 2 фотона из микроволновой части электрического спектра. Регистрация таких фотонов обеспечит доказательство существования аксионов.
Во время первой исследовательской кампании возможности ADMX были ограничены помехами от теплового излучения и электроники устройства. Если с тепловым излучением справиться было несложно, то бесшумная работа электроники оказалась настоящей проблемой. Исследователи ADMX прибегли к помощи профессора Джона Кларка из Калифорнийского университета в Беркли, который разработал квантовый усилитель для их нужд. Он генерирует гораздо меньше помех, чем ранее используемые устройства, и дает гарантию, что при любой записи сигнал будет сильным и чистым.
В предыдущей версии ADMX, в которой использовались транзисторные усилители, нам потребовались бы сотни лет для сканирования частот, на которых могут присутствовать аксионы. С новыми сверхпроводящими датчиками мы сможем сделать это за несколько лет, говорит Джанпаоло Карози, представитель ADMS. У нас есть чувствительность и шанс обнаружить аксионы. Нам не нужны новые технологии. Нам больше не нужно чудо. Нам просто нужно время, добавляет профессор Лесли Розенберг из Университета Вашингтона.
Благодаря повышению чувствительности ADMX сможет сканировать миллионы частот за разумное время. Если аксионы будут найдены, это поможет объяснить многие загадки темной материи и не только. Если аксионы не будут обнаружены, теоретикам придется искать другие возможные объяснения структуры Вселенной.