В течение следующих 15 лет ученые рассчитывают обнаружить неизвестную темную материю с помощью нового детектора, напоминающего по принципу работы автомобильное радио. Это устройство нацелено на фиксацию сигнала аксиона — гипотетической частицы, которую считают одним из основных кандидатов на роль составляющей темной материи. Используя современные технологии и специально разработанные материалы, исследователи убеждены, что теперь нужно лишь масштабировать проект, повысить точность работы и запастись терпением.
Недавно специалисты из различных научных центров, включая King’s College London, Гарвардский университет и Калифорнийский университет в Беркли, опубликовали в журнале Nature свои достижения в создании базы для самого точного на сегодняшний день детектора темной материи. Согласно их представлениям, аксионы, благодаря своей волновой природе, могут существовать в различных частотных диапазонах, однако установить точную частоту пока не удается.
Новая разработка позволяет настраиваться на диапазоны частот гипотетических частиц, чтобы при попадании в нужную частоту уловить слабый световой сигнал. Прибор использует специальный материал — марганец-бисмут-теллурид, обладающий уникальными электронными и магнитными свойствами. Основная идея заключается в формировании особого квазичастичного состояния, чья частота будет совпадать с частотой аксиона, после чего детектор зафиксирует появление света.
Авторы уверены, что увеличив масштаб специального материала, они смогут создать полноценно работающий детектор примерно за пять лет. После этого потребуется еще около десяти лет на систематическое сканирование частот для поиска темной материи. Материал MnBi2Te4 они изготавливают в лаборатории, добиваясь чрезвычайной тонкости слоев, чтобы управлять их свойствами.
Как отмечает руководитель работы из Гарвардского университета, этот материал крайне чувствителен к внешним условиям, поэтому получить нужную структуру удается только при максимальной аккуратности и контроле. Благодаря этому исследователи могут наблюдать взаимодействие новых квантовых объектов, включая аксионы.
В настоящее время внимание научного сообщества к аксионам сравнимо с интересом к бозону Хиггса накануне его открытия. Ученые уверены, что впервые предложенная теоретиками в 1983 году модель аксиона как радиочастоты теперь становится доступной для практических опытов и поиска, пишет SciTechDaily.com.