Създаден е детектор, който може да улови потока от частици тъмна материя

Счита се, че около 80 процента от масата на Вселената е тъмна материя, но какви са тези частици, засега науката не знае. Група учени, ръководена от физици от Швейцария, проведе серия от експерименти с еднофотонния детектор SNSPD, който улавя фотоните, възникващи при сблъсъка на тъмната материя с обикновената, барионна. Тайната на тъмната материя изследователите все още не са разгадали, но са успели да постигнат рекордна прагова чувствителност от около една десета от масата на електрона. Това значително стеснява обхвата на търсене на частиците на тъмната материя.

Досега повечето изследвания в областта на търсенето на тъмна материя бяха съсредоточени върху откриването на частици с маси, сравними с тези на известните елементарни частици. Ако тези частици са по-леки от електрона, е малко вероятно водещите съвременни инструменти, използващи течен ксенон, да могат да ги регистрират. Досега нито един експеримент не е успял да наблюдава пряко тъмната материя. Въпреки това отрицателният резултат също е от значение, тъй като позволява да се изключат частиците тъмна материя в определен диапазон от маси и вече доказани взаимодействия.

Международен екип от учени изследва съществуването на частици тъмна материя в широк диапазон от маси под един мегаелектронволт (MeV). С помощта на усъвършенстван свръхпроводящ нанопроводников детектор за единични фотони (SNSPD) изследователите достигнаха праг на чувствителност от около една десета от масата на електрона, над който съществуването на частици тъмна материя е много малко вероятно.

„За първи път успяхме да търсим частици тъмна материя в такъв малък диапазон на масата, което стана възможно благодарение на новата детекторна технология“, казва Лаура Бодис от Университета в Цюрих, първи автор на изследването.

Устройството SNSPD е силно чувствително към нискоенергийните фотони, пише Science Daily. Когато фотон попадне в нановлакната, той леко ги нагрява и те моментално губят свръхпроводимостта си. Проводникът за кратко се превръща в обикновен проводник и това увеличение на електрическото съпротивление може да бъде измерено.

За най-новия експеримент учените са подобрили детектора SNSPD. По-конкретно, те са заменили нановлакната със свръхпроводими микропроводници, за да увеличат максимално напречното сечение. Освен това те са променили геометрията му, за да увеличат чувствителността му към промени в посоката. Както предполагат учените, Земята преминава през поток от частици на тъмната материя и така посоката им се променя през годината. Устройството, което може да открива промени в посоката, помага да се филтрират събития, които не са свързани с тъмната материя.

„По-нататъшните технологични подобрения на SNSPD ще ни позволят да откриваме сигнали от частиците тъмна материя с още по-малки маси. Искаме също така да разположим системата под земята, където тя ще бъде по-добре защитена от другите източници на излъчване“, казва Титус Нойперт, член на научната програма.