Передбачається, що переважна більшість матерії в навколишньому нас Всесвіті – це темна матерія. Вважається, що на видиму і відчутну матерію припадає лише близько 15%, а решта 85% – на темну, яку ще жодного разу не вдалося визначити. Вчені з США запропонували схему експерименту, яка може допомогти експериментально виявити існування темної матерії, для чого вони почали використовувати надпровідний кубіт.
Фізики з лабораторії Фермі і Чиказького університету розробили новий експеримент, в ході якого можна буде шукати дві гіпотетичні частки, запропоновані як кандидати у темну матерію – це темні фотони і аксіон. Перші можуть змішуватися зі звичайними фотонами, але при цьому повинні мати масу, а другі здатні в певних умовах розпадатися на два фотони. Кожен з цих кандидатів потенційно може проявити себе там, де звичайних фотонів бути не повинно. Темний фотон може спонтанно перетворитися на звичайний, а аксіон, при взаємодії з магнітним полем може випускати два звичайних фотона.
Дослідники розробили пристрій, який блокує звичайні фотони і підсилює будь-які фотони, які можуть виникнути при взаємодії з темною матерією (темними фотонами або аксіонами). У схему детектування входить надпровідний мікрохвильовий резонатор з алюмінію чистотою 99,9999%. Усередині резонатора знаходиться антена у вигляді надпровідного кубіта. Саме вона виявить фотони в резонаторі, якщо вони там раптом з’являться.
Резонатор і кубіт охолоджені до температури дуже і дуже близької до абсолютного нуля – до -273,1°C (абсолютний нуль знаходиться на рівні -273,15 ° C). Система здатна фіксувати фотон до 50 разів протягом 500-мкс часу життя цієї частки, що необхідно для надійного підтвердження його появи в ізольованому резонаторі.
В ідеалі, кажуть дослідники, температуру резонатора і кубіта треба було опустити до -273,14°C, тоді фоновий шум і його вплив на кубіт були б повністю ліквідовані, але технологічно сьогодні цього зробити неможливо. Відзначимо, експеримент по полюванню за темною матерією поки не поставлений. Це поки лише концепція, про яку дослідники розповіли виданню Physical Review Letters.
Читайте також:
- Квантові технології прискорюють пошук темної матерії
- Німці створять квантовий комп’ютер на основі надпровідних кубітів