Прорыв в поиске тёмной материи: учёные находят следы с помощью коаксиальной тарелочной антенны

Коллаборация BREAD, объединившая учёных из Университета Чикаго и Фермилаба, начала исследования тёмных фотонов с использованием новейшей технологии — коаксиальной тарелочной антенны. Они ищут следы так называемой тёмной материи, составляющей, по оценкам, 80% всей материи во Вселенной. Эта материя не испускает, не отражает и не поглощает свет, что делает её невидимой для традиционных методов обнаружения.

Новый метод, описанный в журнале Physical Review Letters , предполагает, что тёмные фотоны и аксионы — потенциальные кандидаты на роль частиц тёмной материи — могут превращаться в фотоны при контакте с металлической стенкой, которая затем фокусирует свет в одну точку для детектирования.

По словам Стефана Книрка, руководителя проекта, во время первого эксперимента летом 2023 года были собраны данные о тепловом шуме антенны и шуме усиления, среди которых искали мельчайшие излишки, указывающие на присутствие тёмных фотонов. Хотя учёные и не зафиксировали значимых сигналов, чувствительность их метода оказалась примерно в 10,000 раз выше, чем у ранее используемых методов, для диапазона масс фотонов от 44 до 52 микроэлектронвольт.

Научная группа теперь проводит эксперименты в магните силой 4 тесла в Национальной лаборатории Аргонна, что должно увеличить чувствительность установки к поиску аксионоподобной тёмной материи. Книрк подчеркивает, что долгосрочная цель — это создание крупномасштабной экспериментальной программы, которая позволит изучить наиболее вероятные модели аксионов.

Коллаборация BREAD также разрабатывает новые прототипы, сочетающие разработанную концепцию с передовыми квантовыми технологиями, что позволит обнаруживать отдельные частицы света. В Фермилабе скоро ожидают получение ещё более мощного магнита, что значительно повысит чувствительность экспериментов и приблизит учёных к открытию тёмной материи.