Исследователи в области физики представили принципиально новый подход для определения направления, с которого прилетают слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), являющиеся кандидатами в частицы темной материи. Метод основан на использовании алмазных кристаллов и анализе индуцированной ядерной отдачи.
Когда частица WIMP сталкивается с ядром атома в кристалле, возникает ядерная отдача. Этот процесс создает микроскопический кластер повреждений размером около 50 нанометров. Ключевой момент заключается в том, что ориентация этого кластера напрямую связана с траекторией отдачи ядра, а значит, и с исходным направлением движения частицы темной материи.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Кластер повреждений вызывает локальную деформацию кристаллической решетки алмаза, что, в свою очередь, влияет на энергетические уровни расположенных поблизости квантовых дефектов, таких как NV-центры (азот-вакансии).Суть явления
Для практической реализации метода ученым сначала необходимо зафиксировать само событие взаимодействия в макроскопическом кристалле. Это можно сделать с помощью традиционных методов детектирования, регистрирующих ионизацию или сцинтилляцию. После идентификации события вступает в силу инновационная часть: с помощью высокочувствительных квантовых сенсоров (тех же NV-центров) производится картографирование деформированной области кристалла. Анализ этой деформации позволяет восстановить направление ядерной отдачи. Теоретические расчеты показывают, что для энергии отдачи в 10 кэВ этот подход может определять направление с эффективностью свыше 70% при уровне ложных срабатываний менее 5%.
Предлагаемая методика имеет широкие перспективы. Помимо поиска WIMP, она может быть адаптирована для определения направления других частиц со слабым взаимодействием, например, нейтронов. Это особенно важно для создания детекторов большой массы, необходимых для регистрации редких событий рассеяния.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.