Ученые создали сверхчувствительный детектор для поиска тёмной материи

Ранее её невозможно увидеть напрямую даже самыми мощными телескопами.

Финские физики создали квантовый калориметр, способный регистрировать экстремально малые порции энергии. Устройство поможет ускорить разработку квантовых компьютеров и послужит основой для детекторов (калориметров), предназначенных для поиска аксионов — сверхлёгких частиц тёмной материи.

По словам профессора Микко Меттенена, новая техника открывает возможность подсчитывать отдельные фотоны в потоках микроволнового излучения, что важно не только для квантовых технологий, но и для астрофизики. Учёные подчёркивают, что ключевой задачей было создать прибор, способный измерять энергию в произвольный момент времени.

Ранее в течение примерно двух десятилетий исследователи разрабатывали разные фотонные калориметры для микроволнового диапазона, однако существующие образцы работали лишь в узких участках спектра и не давали точных энергетических характеристик частиц, что ограничивало их применение. Новая конструкция решает эти проблемы благодаря сочетанию нескольких материалов: аллюминия, золото и платины.

При охлаждении примерно до нуля градусов алюминий переходит в сверхпроводящее состояние, тогда как сплав драгоценных металлов остаётся обычным проводником. По словам Меттенена, такое сочетание делает сверхпроводящие свойства алюминия крайне чувствительными к температуре соседнего обычного проводника.

Эксперименты показали, что прибор побил мировой рекорд по чувствительности. В дальнейшем такие калориметры могут использоваться как для сверхчувствительных компонентов квантовых компьютеров, так и в сенсорах для поиска аксионов и других лёгких форм тёмной материи.

НА ЗАМЕТКУ

Простыми словами: тёмная материя — это "невидимая масса", которая не испускает, не поглощает и не отражает свет, поэтому её невозможно увидеть. Но своим гравитационным влиянием она удерживает галактики, чтобы они не разлетелись.

Составляет около 22–27% всей Вселенной (по разным оценкам), тогда как обычное вещество (звёзды, планеты, газ) — лишь небольшую часть. Её точная природа неизвестна. И ученые пытаются узнать о темной материи как можно больше.

Финский калориметр способен уловить такие лёгкие частицы, как аксионы, которые составляют эту тёмную материю.