Международная группа физиков разработала новое устройство для обнаружения низкомассивной темной материи. Предложенный детектор, названный ODIN (Optomechanical Dark-matter Instrument — Оптико-механический инструмент детекции темной материи), объединяет исследования в области суперфлюидного гелия и оптомеханики. Работа опубликована в журнале Physical Review D (PRD).
ODIN использует свойства сверхтекучего гелия, заключённого в особый оптомеханический резервуар. Когда частицы тёмной материи взаимодействуют с гелием, они создают едва заметные механические колебания, известные как фононы. Однако из-за их слабости обнаружить такие возмущения традиционными методами невозможно. Для решения этой задачи команда учёных разработала систему «усиления»: слабые фононы преобразуются в фотоны высокой энергии, которые можно зафиксировать.
Традиционные методы обнаружения темной материи эффективны только для частиц с высокой массой. Однако ODIN способен обнаруживать частицы в диапазоне энергий на уровне килоэлектронвольта, что на порядки ниже, чем доступно для текущих экспериментов.
«Наша технология может стать важным шагом к пониманию природы низкомассивной темной материи. ODIN стал первой в мире демонстрацией применения квантовой оптомеханики для обнаружения индивидуальных частиц, и мы надеемся усовершенствовать этот метод,» — отметил доктор Максим Горячев, один из авторов работы.
Исследование не только открывает новые горизонты в изучении темной материи, но и подтверждает, что квантовые оптические технологии могут сыграть ключевую роль в решении сложнейших задач современной науки.
Ранее ученые приблизились к разгадке многолетней межгалактической тайны.