Темну матерію шукатимуть у 1000 разів ефективніше: що знайшли науковці
Науковці ідентифікували три квантові матеріали із незвичними електронними властивостями. Вони здатні підвищити чутливість майбутніх детекторів темної матерії до 1000 разів.
Про це пише РБК-Україна, посилаючись на дослідження, опубліковане у фаховому віснику APS.
Чому темну матерію складно виявити?
За оцінками астрофізиків, темна матерія становить близько 85 відсотків усієї матерії у Всесвіті. Вона не випромінює, не поглинає і не відбиває світло, тому зафіксувати її за допомогою традиційних оптичних чи радіотелескопів неможливо.
Сучасні детектори намагаються зафіксувати крихітні сплески енергії, які виникають під час зіткнення часток темної матерії зі звичайною речовиною. Однак для легких часток ця передача енергії настільки мізерна, що стандартні матеріали її просто не помічають.
Три квантові кандидати
Науковці провели квантово-механічне моделювання та виділили три сполуки, здатні фіксувати слабкі сигнали:
- диселенід титану (TiSe₂);
- рутенат стронцію (Sr₂RuO₄);
- легований алмаз (з домішками - прим. ред.).
Ключовим фактором стала наявність у цих матеріалах плазмонів - колективних електронних імпульсів. Вони реагують на надзвичайно малі вклади енергії та підсилюють сигнал.
За розрахунками дослідників, диселенід титану може бути у 100-1000 разів чутливішим, ніж наявні аналоги. Крім того, цей матеріал найкраще підходить для масового виробництва.
Читайте більше: Вчені змоделювали Землю без життя: це допоможе знайти інопланетян
Обертання Землі - підтвердження сигналу?
Два із досліджених матеріалів демонструють спрямовану чутливість. Це означає, що реакція детектора залежить від того, під яким кутом частка темної матерії влучає у кристалічну решітку.
Оскільки Земля постійно обертається, орієнтація детектора щодо потоку темної матерії змінюватиметься протягом доби. Це дозволить вченим спостерігати регулярні добові коливання сигналу та чітко відрізняти потенційну темну матерію від випадкового фонового шуму.
Автори дослідження зазначають: пошук не повинен обмежуватися лише цими трьома сполуками. Відкриття підтверджує існування цілого класу квантових матеріалів, які можуть стати основою для створення нових надчутливих експериментальних установок.