Fermilab vindt op qubit gebaseerde technologie uit om nauwkeurig te zoeken naar donkere materie

Alle theorieën over het ontstaan ​​van de ruimte verklaren slechts 4% van het waarneembare heelal, en de rest is gevuld met duisternis

materie en donkere energie.Deze verschijnselen vormen de meest raadselachtige delen van de kosmos en kunnen de beweging van sterren en de uitdijing van het universum verklaren. Maar tot nu toe hebben wetenschappers deze zogenaamde donkere sector niet kunnen waarnemen. Nu hopen onderzoekers een nieuwe kracht te vinden die de donkere sector met gewone materie verbindt. De ontdekking zal onthullen waaruit donkere materie en energie bestaan, als ze überhaupt bestaan.

Donkere materie is een onzichtbare substantie dieverantwoordelijk voor 85% van alle materie in het heelal. Om die te vinden heeft een samenwerkingsverband van wetenschappers supergeleidende versies van qubits ontwikkeld. Ze zullen zelfs zwakke signalen kunnen detecteren die worden uitgezonden door twee soorten hypothetische subatomaire deeltjes. Ze kunnen op hun beurt aanwezig zijn in een onzichtbaar maar alomtegenwoordig deel van het heelal: de donkere sector.

• Axion wordt beschouwd als een van de kandidaten voor de rol van deeltjes waaruit donkere materie bestaat.

• Dark Photon - Hypothetisch elementaireen deeltje, een veronderstelde drager van een nieuwe fundamentele interactie, een analoog van fotonen voor donkere materie. Samen met de zwaartekracht kan het een "bemiddelaar" zijn tussen gewone en donkere materie, waardoor ze met elkaar kunnen communiceren.

Een nieuwe techniek om 36 keer naar donkere materie te zoekengevoeliger voor deze deeltjes dan de kwantumlimiet - de standaard van conventionele kwantummetingen, waardoor de zoektocht naar een onbekende stof 1000 keer sneller kan worden uitgevoerd. In wezen is dit een limiet die wordt opgelegd aan de nauwkeurigheid van een continue of herhaaldelijk herhaalde meting van elke hoeveelheid beschreven door een operator die niet op verschillende momenten met zichzelf pendelt.

De blauwe cilinder in dit diagram vertegenwoordigtis een supergeleidende microgolfresonator die wordt gebruikt om een ​​signaal van donkere materie op te slaan. Paars is een qubit. De waarde verwijst naar het aantal getelde fotonen. Als donkere materie met succes een foton in de resonator heeft geplaatst, is de output 1. Geen afzetting van een foton resulteert in een meting van 0. Foto: Akash Dixit, University of Chicago.

In een nieuwe methode voor het detecteren van fotonenqubits zijn bedoeld. Ze zullen worden geproduceerd door de interactie van donkere materiedeeltjes met een elektromagnetisch veld. Het voordeel van het gebruik van qubits als detectoren in plaats van traditionele technologie is hun mechanisme voor interactie met fotonen.

Methode gepresenteerd in Physical ReviewLetters onderzoekt het foton zonder het te vernietigen. Herhaalde metingen van hetzelfde foton gedurende 500 microseconden van zijn levensduur bieden “verzekering” tegen foutieve metingen. Het is deze functie die het succes belooft van de nieuwe techniek voor het zoeken naar donkere materie.

Lees verder

De eerste nauwkeurige kaart van de wereld is gemaakt. Wat is er mis met de rest?

Uranus heeft de status van de vreemdste planeet in het zonnestelsel gekregen. Waarom?

NASA vertelde hoe ze monsters van Mars naar de aarde zullen brengen