Квантовый метод может выявить присутствие гипотетических сверхлегких частиц
В первом в своем роде эксперименте ученые использовали левитирующий магнит для поиска темной материи, неопознанного вещества, которое, как полагают, присутствует во всем космосе. Если темная материя состоит из сверхлегких частиц, она может вести себя как волна, которая слегка подталкивает магнит.
Хотя никаких признаков такого столкновения не наблюдалось, несколько изменений могли бы повысить чувствительность эксперимента к потенциальному влиянию темной материи, сообщают исследователи в статье, которая будет опубликована в журнале Physical Review Letters.
Ученые полагают, что темная материя должна существовать, чтобы объяснить астрономические наблюдения, которые указывают на неопознанный источник массы в космосе. Темная материя ускользала от множества попыток обнаружения, поэтому специалист по астрочастицам Кристофер Туннелл из Университета Райса в Хьюстоне искал новые способы ее обнаружения.
Туннелл и его коллеги поняли, что существующий эксперимент, первоначально разработанный для проведения чувствительных гравитационных измерений, может выявить сверхлегкую темную материю. В ходе эксперимента магнит массой менее миллиграмма был подвешен внутри контейнера, изготовленного из сверхпроводника — материала, который проводит электричество без сопротивления. Движение магнита отслеживалось с помощью квантового устройства, предназначенного для измерения изменений в магнитных полях, известного как SQUID. Если сверхлегкая темная материя существует и взаимодействует с обычной материей посредством нового типа взаимодействия, то волна темной материи должна была слегка раскачивать магнит. Туннелл и его коллеги повторно проанализировали данные этого эксперимента, чтобы найти влияние темной материи, но не нашли никаких доказательств этого.
Эксперимент был не самым чувствительным для поиска сверхлегкой темной материи. Но он был оптимизирован для гравитационных измерений, а не для обнаружения темной материи. Таким образом, некоторые простые изменения, такие как увеличение массы магнита, могли бы позволить ему превзойти другие методы. Исследователи намерены перейти на более крупный магнит массой в несколько сотен миллиграммов.
Идея, объединяющая квантовые технологии с обнаружением физических частиц, возникла в результате акции протеста против изменения климата, во время которой Туннелл встретился с физиком Тьерком Остеркампом из Лейденского университета в Нидерландах, соавтором статьи.
