Predpokladá sa, že prevažná väčšina hmoty vo vesmíre okolo nás je temná hmota. Predpokladá sa, že len asi 15% je viditeľná a hmatateľná hmota a zvyšných 85% je tmavá hmota, ktorá nebola nikdy určená. Vedci zo Spojených štátov amerických navrhli experimentálnu schému, ktorá môže pomôcť experimentálne odhaliť existenciu temnej hmoty, na čo začali používať supravodivý qubit.
Fyzici z Fermiho laboratória a Chicagskej univerzity vyvinuli nový experiment, počas ktorého bude možné pátrať po dvoch hypotetických časticiach navrhnutých ako kandidátov na tmavú hmotu – ide o tmavé fotóny a axióny. Prvé fotóny sa môžu miešať s bežnými fotónmi, ale zároveň musia mať hmotnosť a tie druhé sú schopné za určitých podmienok rozdeliť na dva fotóny. Každý z týchto kandidátov sa môže potenciálne prejaviť tam, kde by bežné fotóny nemali byť. Tmavý fotón sa môže spontánne zmeniť na obyčajný fotón a axión môže pri interakcii s magnetickým poľom vyžarovať dva bežné fotóny.
Výskumníci vyvinuli zariadenie, ktoré blokuje bežné fotóny a zosilňuje všetky fotóny, ktoré by mohli vzniknúť interakciami s temnou hmotou (tmavé fotóny alebo axióny). Súčasťou detekčného obvodu je supravodivý mikrovlnný rezonátor vyrobený z hliníka s čistotou 99,9999 %. Vo vnútri rezonátora je anténa vo forme supravodivého qubitu. Je to ona, kto zistí fotóny v rezonátore, ak sa tam náhle objavia.
Rezonátor a qubit sa ochladzujú na teplotu veľmi, veľmi blízku absolútnej nule - na -273,1°C (absolútna nula je na úrovni -273,15°C). Systém je schopný zachytiť fotón až 50-krát počas 500-μs životnosti tejto častice, čo je potrebné na spoľahlivé potvrdenie jej výskytu v izolovanom rezonátore.
V ideálnom prípade by podľa výskumníkov mala byť teplota rezonátora a qubitu znížená na -273,14 °C, potom by sa hluk pozadia a jeho vplyv na qubit úplne eliminoval, čo je však dnes technologicky nemožné. Treba poznamenať, že experiment lovu v temnej hmote ešte nebol uskutočnený. Toto je len koncept, o ktorom vedci povedali Physical Review Letters.
Prečítajte si tiež:
- Kvantová technológia urýchľuje hľadanie tmavej hmoty
- Nemci vytvoria kvantový počítač založený na supravodivých qubitoch