Ученые из Университета Райса разработали датчик, который использует магнитную левитацию для обнаружения квантовых флуктуаций, вызванных теоретически сверхлегкой темной материей, проходящей через Землю.
Хотя считается, что темная материя составляет большую часть материи во Вселенной, некоторые теории предполагают, что сверхлегкая темная материя ведет себя как непрерывная волна, генерируя ритмическую силу, которую можно было бы обнаружить, если бы оборудование было достаточно чувствительным.
Исследовательская группа, которая спроектировала и построила датчик с магнитной левитацией, говорит, что ее первоначальные испытания не смогли обнаружить сверхлегкую темную материю. Но эксперимент, финансируемый Национальным научным фондом, устанавливает важные новые пределы, которые помогут направлять будущие поиски темной материи.
«Наш метод открывает новую эру в обнаружении темной материи», — сказал Кристофер Таннелл, физик из Райсского университета, научный сотрудник и соавтор исследования.
Согласно заявлению о работе, Таннелл и Дориан Амарал, ведущий автор и аналитик исследования, совместно с физиками из Лейденского университета Деннисом Уйтенбруком и Тьерком Остеркампом создали датчик, который может обнаруживать движения, меньшие ширины атома водорода.
Сначала команда поместила крошечный неодимовый магнит в сверхпроводящую полость, охлажденную почти до абсолютного нуля. Используя магнитную левитацию, магнит удерживался в этой среде без трения, «позволяя ему свободно двигаться, когда его толкают», сказал Таннелл».
После завершения работы над устройством команда начала наблюдать за взвешенными частицами, ища ритмические силы, вызванные сверхлегкой темной материей. Если теория верна, они надеются обнаружить взаимодействия, зависящие от числа барионов и лептонов.
Обратите внимание: MIT и IBM хотят изменить наш мир с помощью искусственного интеллекта.
Эти величины называются «сохраняющимися квантовыми числами» в физике частиц и остаются неизменными в теоретической модели BL, что означает, что можно обнаружить даже самые незначительные изменения.Однако датчики не обнаружили ожидаемого сигнала взаимодействия со сверхлегкой темной материей, говорится в заявлении. Однако Таннелл сказал, что эксперимент исключил взаимодействия в узкой полосе около 26,7 Гц, тем самым сузив параметры поиска для будущих исследований.
«Каждый раз, когда нам не удается найти темную материю, мы улучшаем карту», — сказал Таннелл. «Это как искать потерянный ключ в доме: если его нет в одном месте, вы знаете, что нужно искать в другом месте».
В следующих экспериментах команда планирует протестировать улучшенную версию устройства, которое они в шутку назвали «Полонез» в честь танца, который они исполнили, когда встретились на климатическом протесте и поняли, что такие измерения возможны. Новое устройство будет использовать более тяжелые магниты, стабильную левитацию и охватывать более широкий диапазон частот, что позволит им исследовать ранее недоступные части теоретической области темной материи.
«Наши будущие системы будут не только слушать более внимательно, но и слышать то, чего мы никогда не могли слышать раньше», — пояснил Таннелл.
Помимо сужения круга поиска сверхлегкой темной материи, группа отметила, что использование магнитной левитации для обнаружения сил, сопоставимых с весом одного вируса, открывает новые возможности для изучения слабых дальнодействующих взаимодействий.
«Мы не просто проверяем теорию — мы закладываем основу для целой серии измерений», — сказал Амарал, работавший с Мустафой Амином, доцентом физики и астрономии, над разработкой теоретической основы метода. «Магнитная левитация дает нам совершенно новый инструмент для ответа на большие вопросы вселенной».
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
- В Риме нашли отделённую от тела голову. Не волнуйтесь, в этот раз без криминала
- В период с 1965 по 1966 год во время археологических раскопок в окрестностях столицы древнекитайского царства Чу было обнаружено и исследовано около пятидесяти захоронений, каждое из которых сопровождалось погребальными дарами