Si presume che la stragrande maggioranza della materia nell'universo che ci circonda sia materia oscura. Si ritiene che solo il 15% circa sia materia visibile e tangibile e il restante 85% sia materia oscura, che non è mai stata determinata. Scienziati degli Stati Uniti hanno proposto uno schema sperimentale che può aiutare a rilevare sperimentalmente l'esistenza della materia oscura, per la quale hanno iniziato a utilizzare un qubit superconduttore.
I fisici del Fermi Laboratory e dell'Università di Chicago hanno sviluppato un nuovo esperimento, durante il quale sarà possibile cercare due ipotetiche particelle proposte come candidate per la materia oscura: si tratta di fotoni oscuri e assioni. I primi possono mescolarsi con fotoni ordinari, ma allo stesso tempo devono avere massa e i secondi sono in grado di dividersi in due fotoni in determinate condizioni. Ognuno di questi candidati può potenzialmente manifestarsi dove non dovrebbero essere i fotoni ordinari. Un fotone oscuro può trasformarsi spontaneamente in un fotone ordinario e un assione, quando interagisce con un campo magnetico, può emettere due fotoni ordinari.
I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo che blocca i fotoni ordinari e amplifica tutti i fotoni che potrebbero essere prodotti dalle interazioni con la materia oscura (fotoni oscuri o assioni). Il circuito di rilevamento comprende un risonatore a microonde superconduttore in alluminio con una purezza del 99,9999%. All'interno del risonatore c'è un'antenna a forma di qubit superconduttore. È lei che rileverà i fotoni nel risonatore, se improvvisamente compaiono lì.
Il risonatore e il qubit vengono raffreddati a una temperatura molto, molto vicina allo zero assoluto - a -273,1°C (lo zero assoluto è al livello di -273,15°C). Il sistema è in grado di catturare un fotone fino a 50 volte durante i 500 μs di vita di questa particella, il che è necessario per confermare in modo affidabile il suo aspetto in un risonatore isolato.
Idealmente, affermano i ricercatori, la temperatura del risonatore e del qubit avrebbe dovuto essere abbassata a -273,14°C, quindi il rumore di fondo e il suo effetto sul qubit sarebbero stati completamente eliminati, ma questo è oggi tecnologicamente impossibile. Va notato che l'esperimento di caccia alla materia oscura non è stato ancora condotto. Questo è solo un concetto, che i ricercatori hanno detto a Physical Review Letters.
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