До 2030 года российские ученые намерены создать прибор для охоты за частицами темной материи — загадочной субстанции, составляющей примерно три четверти всего вещества во Вселенной.
Специальные приборы, способные регистрировать мельчайшие сигналы с большой точностью, будут использоваться специалистами для обнаружения темной материи.
Нобелевскую премию по физике в 2025 году вручили за открытие явления макроскопического квантового туннелирования, подтверждающего влияние квантовых законов на крупные системы. Этот эффект лег в основу разработки приборов — счётчиков одиночных фотонов, применимых для поисков тёмной материи.
Вот что поведал старший научный сотрудник Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН Петр Сатунин:
Наши нижегородские коллеги создали уникальные счётчики одиночных фотонов, отличающиеся крайне низкой частотой случайных срабатываний, вызванных эффектом квантового туннелирования. Они позволяют фиксировать сигналы с высочайшей точностью. Благодаря этому появляется шанс уловить частицы определённой массы темной материи.
Прибор позволит зафиксировать переход темной материи в фотоны в условиях мощного магнитного поля. Для минимизации посторонних сигналов будущая установка получит специальный криостат растворения, поддерживающий экстремально низкие температуры.
Такой дорогостоящий агрегат уже имеется в распоряжении исследователей Нижнего Новгорода, планируется закупить еще один экземпляр. Конструкция включает миниатюрный резонатор размером порядка двух сантиметров в диаметре и десяти сантиметров в длину, плюс мощный магнит.
Все оборудование должно быть готово к сроку — 2030 году, подчеркнул Пётр Сатунин, добавив, что учёные завершают создание экспериментального образца резонатора и надеются запустить комплекс в ближайшие пару лет.
Тем временем охота за темной материей продолжается много лет, однако результатов пока нет. Наблюдения показывают, что ее природа обусловлена наличием неизвестной частицы, которой нет среди известных науке компонентов стандартной физической модели. Сегодня популярной версией считается существование аксионов — чрезвычайно легких частиц, представляющих собой главных претендентов на роль структурных элементов тёмной материи.
Астрономы давно заметили странную закономерность: звезды вращаются вокруг центров галактик гораздо быстрее, чем ожидалось бы исходя из видимой массы. Многие исследователи связывают этот феномен именно с присутствием невидимого компонента вселенной — темной материи.
За последние десятилетия наука предпринимала попытки зарегистрировать её проявления и определить характеристики её частиц, но задача оказалась невероятно сложной. Гипотеза о существовании аксионов остаётся одной из наиболее перспективных идей в поисках разгадки природы тёмной материи.