Уникалният експеримент Dark SRF отваря вратата към тъмната материя
Тъмните фотони са хипотетични частици, които може да са свързани с тъмната материя – мистериозно вещество, което съставлява 85% от цялата материя във Вселената. Съществуването им обаче към момента не е доказано пробно.
Учени от Националната ускорителна лаборатория „ Ферми “ към Министерството на енергетиката на Съединени американски щати по време на опита Dark SRF демонстрираха невижданата сензитивност на изследователското оборудване, основано за търсене на хипотетичните частици – тъмните фотони.
Учените „ уловиха “ елементарни, солидни фотони в устройства, наречени свръхпроводящи радиочестотни резонатори, с цел да проследят прехода на тези фотони в техните хипотетични тъмни аналози. Експериментът съумя да сътвори най-хубавата в света система за ограничение на съществуването на тъмни фотони в избран всеобщ диапазон. Резултатите неотдавна бяха оповестени във Physical Review Letters.
„ Тъмният фотон е аналог на фотона, който познаваме и обичаме, само че с някои разлики “, споделя Рони Харник, откривател в Центъра за свръхпроводящи квантови материали и системи във Фермилаб и съавтор на това проучване.
Тъмната материя, която съставлява 85% от цялата материя, е изпълнена с незнайно вещество, което учените назовават „ тъмни фотони “. Както електронът има копия, които се разграничават по някои параметри, в това число мюон и тауон, по този начин и тъмният фотон ще се разграничава от елементарния фотон и ще има маса. Теоретично, един път основани, фотоните и тъмните фотони могат да се трансформират един в различен с избрана скорост, заложена от свойствата на тъмния фотон.
При опита учените са употребявали две кухи железни камери, с цел да открият трансформацията на елементарния фотон във фотон на тъмната материя. В едната камера се съхраняваха елементарни фотони, а другата е оставена празна. След това откривателите са търсили появяването на фотони в празната камера.
Този опит е първият образец за потребление на свръхпроводими радиочестотни резонатори за провеждането на подобен вид проучвания. Резонаторите, употребявани в опита, са кухи парчета ниобий. При свръхниски температури тези резонатори доста дейно съхраняват фотоните. Както и пакети електромагнитна сила. За провеждането на опита Dark SRF учените са охладили пробните модули благодарение на течен хелий до температура към 2 К.
Сега учените могат да употребяват свръхпроводящи радиочестотни резонатори с разнообразни резонансни честоти, с цел да покрият разнообразни зони от евентуалния диапазон на масата на тъмните фотони.
„ Експериментът Dark SRF проправи пътя за нов клас опити в Центъра SQMS, където тези резонатори с доста висок Q-фактор се употребяват като извънредно чувствителни детектори “, сподели Анна Граселино, шеф на Центъра SQMS и началник на опита. „ От търсенето на тъмната материя, през проучването на гравитационните талази, до фундаменталните проби на квантовата механика – тези камери с най-висока успеваемост в света ще ни оказват помощ да открием една нова физика “.
