On suppose que la grande majorité de la matière dans l'univers qui nous entoure est de la matière noire. On pense que seulement 15% environ sont de la matière visible et tangible, et les 85% restants sont de la matière noire, qui n'a jamais été déterminée. Des scientifiques américains ont proposé un schéma expérimental qui peut aider à détecter expérimentalement l'existence de matière noire, pour laquelle ils ont commencé à utiliser un qubit supraconducteur.
Des physiciens du Laboratoire Fermi et de l'Université de Chicago ont mis au point une nouvelle expérience, au cours de laquelle il sera possible de rechercher deux particules hypothétiques proposées comme candidates à la matière noire - ce sont les photons et les axions noirs. Les premiers peuvent se mélanger aux photons ordinaires, mais doivent en même temps avoir une masse, et les seconds sont capables de se scinder en deux photons dans certaines conditions. Chacun de ces candidats peut potentiellement se manifester là où les photons ordinaires ne devraient pas se trouver. Un photon noir peut se transformer spontanément en un photon ordinaire, et un axion, lorsqu'il interagit avec un champ magnétique, peut émettre deux photons ordinaires.
Des chercheurs ont mis au point un dispositif qui bloque les photons ordinaires et amplifie les photons qui pourraient être produits par des interactions avec la matière noire (photons noirs ou axions). Le circuit de détection comprend un résonateur hyperfréquence supraconducteur en aluminium d'une pureté de 99,9999 %. À l'intérieur du résonateur se trouve une antenne sous la forme d'un qubit supraconducteur. C'est elle qui détectera les photons dans le résonateur, s'ils y apparaissent soudainement.
Le résonateur et le qubit sont refroidis à une température très, très proche du zéro absolu - à -273,1°C (le zéro absolu est au niveau de -273,15°C). Le système est capable de capturer un photon jusqu'à 50 fois pendant la durée de vie de 500 μs de cette particule, ce qui est nécessaire pour confirmer de manière fiable son apparition dans un résonateur isolé.
Idéalement, disent les chercheurs, la température du résonateur et du qubit aurait dû être abaissée à -273,14°C, puis le bruit de fond et son effet sur le qubit auraient été complètement éliminés, mais c'est technologiquement impossible aujourd'hui. Il convient de noter que l'expérience de chasse à la matière noire n'a pas encore été réalisée. Ce n'est qu'un concept, dont les chercheurs ont parlé à Physical Review Letters.
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