I fisici sono da tempo alla ricerca della materia oscura e di nuovi modi per osservare direttamente i vari candidati per questo ruolo.
Personale della Northwestern e della Stanford Universityle università, così come il Fermilab, hanno recentemente presentato un nuovo metodo che può essere utilizzato per cercare i fotoni oscuri nei megavolt. È stato testato in un piccolo test che ha anche aiutato gli scienziati a stabilire nuovi limiti sui fotoni oscuri della materia oscura.
Il metodo si basa sull'uso del catturatoelettroni come risonatori ad alto Q per il rilevamento della materia oscura dei fotoni oscuri nella gamma dei megavolt. L'ipotesi principale è che se un fotone oscuro con un'energia di diversi megavolt entra in una trappola con un elettrone sospeso, allora l'elettrone viene eccitato dallo stato fondamentale al primo stato eccitato del movimento del ciclotrone.
Un fotone oscuro entra e sposta l'elettrone in uno stato eccitato più elevato.
Credito: Harikrishnan Ramani
A causa della mancanza di sfondo, eccitazione singolaun singolo elettrone catturato può essere determinato con precisione. Tuttavia, gli scienziati non hanno riscontrato alcun disturbo per diversi giorni. Quindi stabiliscono un limite alla forza del campo di fotoni oscuri trasmessi. Gli scienziati si sono basati su calcoli teorici sull'efficienza con cui un fotone oscuro potrebbe produrre tale eccitazione.
Per dimostrare la praticità del nuovometodo, gli scienziati lo hanno utilizzato per ottenere misurazioni iniziali utilizzando un singolo elettrone. Il test ha dimostrato che la loro strategia non richiedeva alcun background per la ricerca, che è durata poco più di 7 giorni.
I ricercatori hanno anche fissato un nuovo limite di materia oscura per i fotoni oscuri, in particolare a una frequenza di 148 GHz (0,6 meV).
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Physical Review Letters.
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