Fizycy od dawna poszukiwali ciemnej materii i nowych sposobów bezpośredniej obserwacji różnych kandydatów do tej roli.
Pracownicy Northwestern i Uniwersytetu Stanfordauniwersytety, a także Fermilab, zaprezentowali niedawno nową metodę, którą można wykorzystać do poszukiwania ciemnych fotonów w megawoltach. Został przetestowany w małym teście, który pomógł także naukowcom wyznaczyć nowe limity dotyczące fotonów ciemnej materii.
Metoda opiera się na wykorzystaniu przechwyconegoelektrony jako rezonatory o wysokiej Q do wykrywania ciemnej materii fotonowej w zakresie megawoltów. Główna hipoteza głosi, że jeśli ciemny foton o energii kilku megawoltów dostanie się do pułapki z zawieszonym elektronem, wówczas elektron zostanie wzbudzony ze stanu podstawowego do pierwszego wzbudzonego stanu ruchu cyklotronu.
Ciemny foton wlatuje i przenosi elektron do wyższego stanu wzbudzonego.
Źródło: Harikrishnan Ramani
Z powodu braku tła, wzbudzenie pojedynczemożna dokładnie określić pojedynczy wychwycony elektron. Jednak przez kilka dni naukowcy nie zaobserwowali żadnych zakłóceń. Ustalili więc granicę siły transmitowanego ciemnego pola fotonowego. Naukowcy oparli się na teoretycznych obliczeniach wydajności, z jaką ciemny foton może wywołać takie wzbudzenie.
Aby zademonstrować praktyczność nowegometodę, naukowcy wykorzystali ją do uzyskania wstępnych pomiarów przy użyciu pojedynczego elektronu. Test wykazał, że ich strategia nie wymagała żadnego przygotowania do poszukiwań, które trwały nieco ponad 7 dni.
Naukowcy ustalili także nowy limit ciemnej materii dla ciemnych fotonów, w szczególności dla częstotliwości 148 GHz (0,6 meV).
Wyniki badania opublikowano w Physical Review Letters.
Czytaj więcej:
Jądro Ziemi wkrótce zacznie obracać się w innym kierunku
Gigantyczna plama słoneczna zwraca się w stronę Ziemi. Jest to widoczne gołym okiem
10 sekund bliżej końca świata: co się stanie, jeśli uderzy Zegar Zagłady