Современная наука сталкивается с большой проблемой: необходимо обнаружить хотя бы какие-то частицы темной материи или полностью пересмотреть космологию и фундаментальную физику. Вторая опция не исключена, но первый вариант более осуществим. Поэтому поиски продолжаются, а наиболее свежие результаты опубликованы американскими астрофизиками. Созданный ими детектор не самый простой и дешевый из существующих, но к таковым относится без сомнения.
Устройство под названием Эксперимент по обнаружению аксионов с помощью отражающей антенны. (BREADСпециалисты из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб) и Чикагского университета разработали БУКЕ-2. UChicago). В коллаборацию также входят Аргоннская (ANL), Ливерморская (LLNLНациональные лаборатории, Национальный институт стандартов и технологий. NISTКосмический центр имени Годдарда, GSFC).
Металлический цилиндр с параболическим зеркалом внутри отражает свет на детектор в его торце. Цель – фиксировать фотоны, образующиеся при взаимодействиях частиц темной материи с магнитным полем или стенками самого прибора. Теоретически подобное должны делать темные фотоны или аксионы.
Устройство BREADУстановка спроектирована так, чтобы фотоны с определенной энергией имели наибольшую вероятность попасть на детектор. В качестве чувствительных элементов могут использоваться антенна, болометр или детектор единичных фотонов.
Какой элемент будет установлен в эксперименте, зависит от диапазона энергий темной материи. Дизайн установки предусматривает широкие возможности регулировки рабочего диапазона, что является ее преимуществом.
Опубликованная в рецензируемом журнале Physical Review LettersстатьяВ данной работе представлены методика и итоги первичного эксперимента, являющегося первым в намеченной серии. Для проведения исследования применена урезанная модель… BREAD диаметром всего 40 сантиметров.
Установка помещена в защищённое помещение на этаже под землёй здания Чикагского университета. Впервые BREADПродолжительное время велась работа — данные собирались в течение 24 дней. Поскольку не применялось охлаждение, исследователи искали только темные фотоны в диапазоне энергий от 44 до 52 микроэлектронвольт и не обнаружили их.
Выявление частиц темной материи в ходе данной работы. BREADЭто вызвало бы удивление у каждого. И, вероятно, стало бы доказательством оплошности в организации опыта.
Прибор, разработанный американскими физиками, подтвердил свою возможность работы и отсутствие темных фотонов в определенном диапазоне энергий.
Цель коллаборации BREADСоздание сравнительно дешевого широкополосного детектора частиц темной материи стало возможным, ранее это не удавалось сделать. Первые научные результаты от установки можно ожидать в ближайшем будущем: 40-сантиметровый цилиндр поместят в модифицированный магнит от магнитно-резонансного томографа и охладят до криогенных температур.
В таком случае прибор сможет регистрировать не только темнофотоны, но и аксионы. В случае успеха этого эксперимента появится возможность… BREAD построят в Фермилабе.