Fermilab opracowuje technologię opartą na kubitach, aby dokładnie wyszukiwać ciemną materię

Wszystkie teorie na temat powstania kosmosu wyjaśniają jedynie 4% obserwowalnego Wszechświata, a resztę wypełnia ciemność

materia i ciemna energia.Zjawiska te są najbardziej zagadkową częścią kosmosu i mogą wyjaśniać ruch gwiazd i ekspansję wszechświata. Jednak do tej pory naukowcom nie udało się zaobserwować tego tak zwanego ciemnego sektora. Teraz badacze mają nadzieję znaleźć nową siłę łączącą ciemny sektor ze zwykłą materią. Odkrycie ujawni, z czego zbudowana jest ciemna materia i energia, jeśli w ogóle istnieją.

Ciemna materia to niewidzialna substancja, którastanowi 85% całej materii we Wszechświecie. Aby to znaleźć, we współpracy z naukowcami opracowano nadprzewodzące wersje kubitów. Będą w stanie wykryć nawet słabe sygnały emitowane przez dwa rodzaje hipotetycznych cząstek subatomowych. Oni z kolei mogą być obecni w niewidzialnej, ale wszechobecnej części Wszechświata - ciemnym sektorze.

• Axion jest uważany za jednego z kandydatów do roli cząstek tworzących ciemną materię.

• Dark Photon - hipotetyczny elementarnycząstka, rzekomy nośnik nowej, fundamentalnej interakcji, odpowiednik fotonów ciemnej materii. Wraz z grawitacją może być „pośrednikiem” między zwykłą a ciemną materią, umożliwiając im wzajemne oddziaływanie.

Nowa technika poszukiwania ciemnej materii 36 razybardziej czuły na te cząstki niż granica kwantowa – standard konwencjonalnych pomiarów kwantowych, pozwalający na przeprowadzenie poszukiwania nieznanej substancji 1000 razy szybciej. W istocie jest to granica narzucona na dokładność ciągłego lub wielokrotnie powtarzanego pomiaru dowolna wielkość opisana przez operator, która nie dojeżdża sama do siebie w różnych momentach.

Niebieski cylinder na tym diagramie przedstawiato nadprzewodzący rezonator mikrofalowy używany do przechowywania sygnału ciemnej materii. Fiolet to kubit. Wartość odnosi się do liczby zliczonych fotonów. Jeśli ciemna materia z powodzeniem umieściła foton we wnęce, wynik będzie wynosił 1. Żadne osadzenie fotonu nie spowoduje pomiaru 0. Zdjęcie: Akash Dixit, University of Chicago.

W nowej metodzie detekcji fotonówkubity są przeznaczone. Powstaną w wyniku oddziaływania cząstek ciemnej materii z polem elektromagnetycznym. Zaletą stosowania kubitów jako detektorów zamiast tradycyjnej technologii jest ich mechanizm interakcji z fotonami. 

Metoda przedstawiona w Physical ReviewLetters, bada foton, nie niszcząc go. Powtarzane pomiary tego samego fotonu przez 500 mikrosekund jego życia zapewniają „ubezpieczenie” przed błędnymi odczytami. To właśnie ta cecha wróży sukces nowej techniki poszukiwania ciemnej materii.

Czytaj więcej

Powstała pierwsza dokładna mapa świata. Co jest nie tak ze wszystkimi innymi?

Uran uzyskał status najdziwniejszej planety w Układzie Słonecznym. Dlaczego?

NASA poinformowała, w jaki sposób dostarczą próbki Marsa na Ziemię