Темную материю будут искать в 1000 раз эффективнее: что нашли ученые
Ученые идентифицировали три квантовых материала с необычными электронными свойствами. Они способны повысить чувствительность будущих детекторов темной материи до 1000 раз.
Об этом пишет РБК-Украина, ссылаясь на исследование, опубликованное в профессиональном вестнике APS.
Почему темную материю сложно обнаружить?
По оценкам астрофизиков, темная материя составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной. Она не излучает, не поглощает и не отражает свет, поэтому зафиксировать ее с помощью традиционных оптических или радиотелескопов невозможно.
Современные детекторы пытаются зафиксировать крошечные всплески энергии, возникающие при столкновении частиц темной материи с обычным веществом. Однако для легких частиц эта передача энергии настолько скудна, что стандартные материалы ее просто не замечают.
Три квантовых кандидата
Ученые провели квантово-механическое моделирование и выделили три соединения, способных фиксировать слабые сигналы:
- диселенид титана (TiSe₂);
- рутенат стронция (Sr₂RuO₄);
- легированный алмаз (с примесями - прим. ред.).
Ключевым фактором стало наличие в этих материалах плазмонов-коллективных электронных импульсов. Они реагируют на очень малые вклады энергии и усиливают сигнал.
По расчетам исследователей, диселенид титана может быть в 100-1000 раз более чувствительным, чем существующие аналоги. Кроме того, этот материал лучше подходит для массового производства.
Читайте больше: Ученые смоделировали Землю без жизни: это поможет найти инопланетян
Вращение Земли - подтверждение сигнала?
Два из исследованных материалов показывают направленную чувствительность. Это означает, что реакция детектора зависит от того, под каким углом частица темной материи попадает в кристаллическую решетку.
Поскольку Земля постоянно вращается, ориентация детектора на поток темной материи будет изменяться в течение суток. Это позволит ученым наблюдать регулярные суточные колебания сигнала и четко отличать потенциальную темную материю от случайного шума фона.
Авторы исследования отмечают: поиск не должен ограничиваться только этими тремя соединениями. Открытие подтверждает существование целого класса квантовых материалов, которые могут стать основой создания новых сверхчувствительных экспериментальных установок.