Υποτίθεται ότι η συντριπτική πλειοψηφία της ύλης στο σύμπαν γύρω μας είναι σκοτεινή ύλη. Πιστεύεται ότι μόνο το 15% περίπου είναι ορατή και απτή ύλη και το υπόλοιπο 85% είναι σκοτεινή ύλη, η οποία δεν έχει προσδιοριστεί ποτέ. Επιστήμονες από τις Ηνωμένες Πολιτείες πρότειναν ένα πειραματικό σχήμα που μπορεί να βοηθήσει στην πειραματική ανίχνευση της ύπαρξης σκοτεινής ύλης, για την οποία άρχισαν να χρησιμοποιούν ένα υπεραγώγιμο qubit.
Οι φυσικοί από το Εργαστήριο Fermi και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο ανέπτυξαν ένα νέο πείραμα, κατά το οποίο θα είναι δυνατή η αναζήτηση δύο υποθετικών σωματιδίων που προτείνονται ως υποψήφια για τη σκοτεινή ύλη - αυτά είναι τα σκοτεινά φωτόνια και τα άξονα. Τα πρώτα μπορούν να αναμειχθούν με συνηθισμένα φωτόνια, αλλά ταυτόχρονα πρέπει να έχουν μάζα και τα δεύτερα είναι ικανά να χωριστούν σε δύο φωτόνια υπό ορισμένες συνθήκες. Καθένας από αυτούς τους υποψηφίους μπορεί ενδεχομένως να εκδηλωθεί εκεί που δεν θα έπρεπε να βρίσκονται τα συνηθισμένα φωτόνια. Ένα σκοτεινό φωτόνιο μπορεί αυθόρμητα να μετατραπεί σε ένα συνηθισμένο φωτόνιο και ένα άξιον, όταν αλληλεπιδρά με ένα μαγνητικό πεδίο, μπορεί να εκπέμψει δύο συνηθισμένα φωτόνια.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια συσκευή που μπλοκάρει τα συνηθισμένα φωτόνια και ενισχύει τυχόν φωτόνια που θα μπορούσαν να παραχθούν από αλληλεπιδράσεις με τη σκοτεινή ύλη (σκοτεινά φωτόνια ή αξόνια). Το κύκλωμα ανίχνευσης περιλαμβάνει έναν υπεραγώγιμο συντονιστή μικροκυμάτων από αλουμίνιο με καθαρότητα 99,9999%. Μέσα στον συντονιστή υπάρχει μια κεραία με τη μορφή υπεραγώγιμου qubit. Είναι αυτή που θα ανιχνεύσει φωτόνια στον συντονιστή, εάν εμφανιστούν ξαφνικά εκεί.
Ο συντονιστής και το qubit ψύχονται σε μια θερμοκρασία πολύ, πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν - έως -273,1°C (το απόλυτο μηδέν είναι στο επίπεδο των -273,15°C). Το σύστημα είναι σε θέση να συλλάβει ένα φωτόνιο έως και 50 φορές κατά τη διάρκεια ζωής των 500 μs αυτού του σωματιδίου, κάτι που είναι απαραίτητο για την αξιόπιστη επιβεβαίωση της εμφάνισής του σε έναν απομονωμένο συντονιστή.
Στην ιδανική περίπτωση, λένε οι ερευνητές, η θερμοκρασία του συντονιστή και του qubit θα έπρεπε να είχε μειωθεί στους -273,14°C, τότε ο θόρυβος του περιβάλλοντος και η επίδρασή του στο qubit θα είχαν εξαλειφθεί εντελώς, αλλά αυτό είναι τεχνολογικά αδύνατο σήμερα. Να σημειωθεί ότι το πείραμα κυνηγιού της σκοτεινής ύλης δεν έχει πραγματοποιηθεί ακόμη. Αυτή είναι απλώς μια ιδέα, την οποία είπαν οι ερευνητές στο Physical Review Letters.
Διαβάστε επίσης:
- Η κβαντική τεχνολογία επιταχύνει την αναζήτηση της σκοτεινής ύλης
- Οι Γερμανοί θα δημιουργήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή βασισμένο σε υπεραγώγιμα qubits