Fermilab oppfinner qubit-basert teknologi for å søke nøyaktig etter mørk materie

Alle teorier om skapelsen av rom forklarer bare 4% av det observerbare universet, og resten er fylt med mørke

materie og mørk energi.Disse fenomenene er de mest forvirrende delene av kosmos og kan forklare bevegelsene til stjerner og utvidelsen av universet. Men til nå har ikke forskere vært i stand til å observere denne såkalte mørke sektoren. Nå håper forskere å finne en ny kraft som forbinder den mørke sektoren med vanlig materie. Oppdagelsen vil avsløre hva mørk materie og energi er laget av, hvis de eksisterer i det hele tatt.

Mørk materie er et usynlig stoff somstår for 85 % av all materie i universet. For å finne det har et samarbeid mellom forskere utviklet superledende versjoner av qubits. De vil være i stand til å oppdage selv svake signaler som sendes ut av to typer hypotetiske subatomære partikler. De kan på sin side være til stede i en usynlig, men allestedsnærværende del av universet - den mørke sektoren.

  • Axion regnes som en av kandidatene til rollen som partikler som utgjør mørk materie.
  • Dark Photon - Hypothetical Elementaryen partikkel, en antatt bærer av en ny grunnleggende interaksjon, en analog av fotoner for mørk materie. Sammen med tyngdekraften kan det være en "formidler" mellom vanlig og mørk materie, slik at de kan samhandle med hverandre.

En ny teknikk for å søke etter mørk materie 36 gangermer følsomme for disse partiklene enn kvantegrensen - standarden for konvensjonelle kvantemålinger, som gjør at letingen etter et ukjent stoff kan utføres 1000 ganger raskere. I hovedsak er dette en grense pålagt nøyaktigheten av en kontinuerlig eller gjentatt måling av enhver mengde beskrevet av en operatør som ikke pendler med seg selv på forskjellige tidspunkter.

Den blå sylinderen i dette diagrammet representererer en superledende mikrobølgeresonator som brukes til å lagre et signal om mørk materie. Lilla er en qubit. Verdien refererer til antall tellede fotoner. Hvis mørk materie har plassert en foton i resonatoren, vil utgangen være 1. Ingen avsetning av en foton vil resultere i en måling på 0. Foto: Akash Dixit, University of Chicago.

I en ny metode for å oppdage fotonerqubits er ment. De vil bli produsert ved interaksjon av mørk materie partikler med et elektromagnetisk felt. Fordelen med å bruke qubits som detektorer i stedet for tradisjonell teknologi er deres mekanisme for å samhandle med fotoner. 

Metode presentert i Fysisk gjennomgangLetters, utforsker fotonet uten å ødelegge det. Gjentatte målinger av det samme fotonet over 500 mikrosekunder av dets levetid gir "forsikring" mot feilavlesninger. Det er denne funksjonen som lover suksessen til den nye teknikken for å søke etter mørk materie.

Les mer

Det første nøyaktige kartet over verden ble opprettet. Hva er galt med alle andre?

Uranus har mottatt statusen som den merkeligste planeten i solsystemet. Hvorfor?

NASA fortalte hvordan de vil levere prøver av Mars til jorden