Det antas att den stora majoriteten av materia i universum runt omkring oss är mörk materia. Man tror att endast cirka 15% är synlig och påtaglig materia, och de återstående 85% är mörk materia, vilket aldrig har fastställts. Forskare från USA har föreslagit ett experimentschema som kan hjälpa till att experimentellt upptäcka förekomsten av mörk materia, för vilket de började använda en supraledande qubit.
Fysiker från Fermi Laboratory och University of Chicago har utvecklat ett nytt experiment, under vilket det kommer att vara möjligt att söka efter två hypotetiska partiklar som föreslagits som kandidater för mörk materia - dessa är mörka fotoner och axioner. De förra kan blandas med vanliga fotoner, men måste samtidigt ha massa, och de senare är kapabla att delas i två fotoner under vissa förhållanden. Var och en av dessa kandidater kan potentiellt manifestera sig där vanliga fotoner inte borde finnas. En mörk foton kan spontant förvandlas till en vanlig foton, och en axion kan, när den interagerar med ett magnetfält, avge två vanliga fotoner.
Forskare har utvecklat en enhet som blockerar vanliga fotoner och förstärker alla fotoner som kan produceras genom interaktioner med mörk materia (mörka fotoner eller axioner). Detekteringskretsen inkluderar en supraledande mikrovågsresonator gjord av aluminium med en renhet på 99,9999 %. Inuti resonatorn finns en antenn i form av en supraledande qubit. Det är hon som kommer att upptäcka fotoner i resonatorn, om de plötsligt dyker upp där.
Resonatorn och qubiten kyls till en temperatur mycket, mycket nära absolut noll - till -273,1°C (absolut noll är på nivån -273,15°C). Systemet kan fånga en foton upp till 50 gånger under 500-μs livslängd för denna partikel, vilket är nödvändigt för att tillförlitligt bekräfta dess utseende i en isolerad resonator.
Helst, menar forskarna, borde temperaturen på resonatorn och qubiten ha sänkts till -273,14°C, då hade bakgrundsbruset och dess effekt på qubiten helt eliminerats, men detta är tekniskt omöjligt idag. Det bör noteras att försöket med jakt på mörk materia ännu inte har genomförts. Detta är bara ett koncept, som forskarna berättade för Physical Review Letters.
Läs också:
- Kvantteknologi påskyndar sökandet efter mörk materia
- Tyskarna kommer att skapa en kvantdator baserad på supraledande qubits