Fermilab inventa tecnologia baseada em qubit para pesquisar com precisão a matéria escura

Todas as teorias sobre a criação do espaço explicam apenas 4% do Universo observável, e o resto está cheio de escuridão

matéria e energia escura.Estes fenómenos são as partes mais intrigantes do cosmos e podem explicar o movimento das estrelas e a expansão do universo. Mas até agora, os cientistas não conseguiram observar o chamado setor escuro. Agora os investigadores esperam encontrar uma nova força que ligue o setor escuro à matéria comum. A descoberta revelará de que são feitas a matéria escura e a energia, se é que existem.

A matéria escura é uma substância invisível querepresenta 85% de toda a matéria do Universo. Para encontrá-lo, uma colaboração de cientistas desenvolveu versões supercondutoras de qubits. Eles serão capazes de detectar até mesmo sinais fracos emitidos por dois tipos de partículas subatômicas hipotéticas. Eles, por sua vez, podem estar presentes em uma parte invisível, mas onipresente do Universo – o setor escuro.

• Axion é considerado um dos candidatos ao papel das partículas que compõem a matéria escura.

• Fóton escuro - hipotético elementaruma partícula, um suposto portador de uma nova interação fundamental, um análogo dos fótons para a matéria escura. Junto com a gravidade, pode ser um "mediador" entre a matéria comum e a escura, permitindo que interajam entre si.

Uma nova técnica para procurar matéria escura 36 vezesmais sensível a essas partículas do que o limite quântico - o padrão das medições quânticas convencionais, permitindo que a busca por uma substância desconhecida seja realizada 1000 vezes mais rápido. Essencialmente, este é um limite imposto à precisão de uma medição contínua ou repetidamente repetida de qualquer quantidade descrita por um operador que não comuta consigo mesmo em momentos diferentes.

O cilindro azul neste diagrama representaé um ressonador de microondas supercondutor usado para armazenar um sinal de matéria escura. Roxo é um qubit. O valor se refere ao número de fótons contados. Se a matéria escura tiver colocado com sucesso um fóton no ressonador, a saída será 1. Nenhuma deposição de um fóton resultará em uma medição 0. Foto: Akash Dixit, Universidade de Chicago.

Em um novo método para detectar fótonsqubits são pretendidos. Eles serão produzidos pela interação de partículas de matéria escura com um campo eletromagnético. A vantagem de usar qubits como detectores em vez da tecnologia tradicional é seu mecanismo de interação com fótons.

Método apresentado na Revisão FísicaLetras, explora o fóton sem destruí-lo. Medições repetidas do mesmo fóton durante 500 microssegundos de sua vida fornecem “seguro” contra leituras errôneas. É esse recurso que promete o sucesso da nova técnica de busca de matéria escura.

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