Детектор "Абракадабра" завершил первый этап поиска тёмной материи

Детектор предназначен для поиска аксионов.

Фото ABRACADABRA/MIT.

Температура чувствительной части почти равна абсолютному нулю.

Фото ABRACADABRA/MIT.

Физики из десяти научных центров США опубликовали результаты первого этапа поиска тёмной материи на установке с необычным названием "Абракадабра" (ABRACADABRA).

Эксперимент был призван обнаружить аксионы – гипотетические лёгкие частицы, которые очень слабо взаимодействуют с обычным веществом. Именно эта инертность аксионов заставляет экспертов подозревать, что из них состоит таинственная тёмная материя, о которой "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали. Отметим, впрочем, что на роль "кирпичика" этой субстанции есть множество других кандидатов.

Детектор "Абракадабра" включает полое кольцо размером около 10 сантиметров, температура в котором поддерживается чуть выше абсолютного нуля. По расчётам исследователей, при попадании туда аксиона должно возникать магнитное поле.

Трудность в том, что величина этого поля составляет менее 20 аттотесла, что примерно в сто тысяч раз слабее магнитной активности человеческого мозга и в триллион раз – магнитного поля Земли. Команде пришлось применить специальные экраны, чтобы защитить установку от любых внешних магнитных полей, даже тех, которые генерировались светодиодами компьютеров.

Кроме того, физики подвесили чувствительную часть установки на тонкой нити, чтобы компенсировать случайные вибрации, которые также могли помешать измерениям.

В ходе испытаний исследователи искусственно сгенерировали в детекторе поле с нужными характеристиками и убедились, что устройство "видит" его. Затем начался эксперимент.

Температура чувствительной части почти равна абсолютному нулю.
Температура чувствительной части почти равна абсолютному нулю.
Фото ABRACADABRA/MIT.

Первый этап поиска длился с июля по август 2018 года. Установка была настроена на поиск частиц с энергией 0,31 до 8,3 наноэлектронвольта. Как отмечают эксперты, аксионы с такой энергией были бы практически неизбежно обнаружены. Но этого не случилось.

Однако физики не теряют надежды. Точная энергия аксиона (если он существует) неизвестна, и диапазон сделанных теоретиками оценок достаточно широк. В текущем виде детектор пригоден для поиска частиц с энергией от одного фемтоэлектронвольта до одного микроэлектронвольта (разница в миллиард раз). На следующих этапах эксперимента планируется проверить неисследованные пока участки этого "коридора".

В случае необходимости авторы надеются также увеличить размер чувствительной части установки в десятки раз. Это позволит искать частицы с ещё меньшими энергиями.

"Существует реальная возможность большого открытия на следующих этапах эксперимента, – уверена лидер исследовательской группы Линдли Уинслоу (Lindley Winslow) из Массачусетского технологического института. – Что мотивирует нас, так это возможность увидеть то, что изменило бы данную область [науки]. Это физика с высоким риском [неудачи], [но] с высокой наградой [в случае успеха]".

Напомним, что ранее "Вести.Наука" писали о другом действующем детекторе аксионов, а также о том, что из такой тёмной материи могли бы получаться взрывающиеся "звёзды".