Søger efter mørkt stof med et haloskop

En ny artikel i The European Physical Journal Plus introducerer en ny metode til at søge efter en type mørkt stof kendt som axioner; en modificeret version af denne teknik kan have nyttige "virkelige" applikationer.

Det meste af universet menes nu at bestå af mørkt stof - mystiske stoffer, som, fordi de ikke interagerer med lys eller nogen anden form for elektromagnetisk stråling, er næsten umulige at opdage. Fysikere har søgt efter det i årtier ved hjælp af forskellige teknikker; Nicolò Crescini, nu ved Institut Néel, Grenoble, Frankrig, udviklede en ny metode til at søge efter én type mørkt stof, axioner, når han arbejdede på Laboratori Nazionali di Legnaro, Padova, Italien.

Axioner er hypotetiske partikler, der blev introduceret i 1970'erne for at lukke et hul i partikelfysikkens standardmodel, nemlig det stærke CP-problem. "At studere aksioner er en god måde at fange to fluer - mørkt stof og det stærke CP-problem - med et smæk, aksionen," siger Crescini.

De metoder, der bruges til at lede efter aksioner, adskiller sig fra de typiske partikelfysiske eksperimenter, der involverer kolliderende hurtigtbevægelige partikler i acceleratorer. I stedet søger disse eksperimenter efter svage elektromagnetiske anomalier, der kan detekteres ved ekstremt lav energi og indikerer aksioner, der kobler til andre fundamentale partikler.

"De fleste af disse eksperimenter leder efter aksioner, der kobler med fotoner," tilføjer Crescini. "Denne tilgang søger efter kobling med elektroner, hvilket er mere udfordrende, men kan give rigere resultater." Det involverer at placere en prøve af magnetisk materiale i et meget velkontrolleret miljø tæt på temperaturens absolutte nulpunkt og overvåge det for de unormale variationer i magnetisering, der kan indikere aksionsaktivitet. Systemet er en type magnetometer kendt som et haloskop efter Mælkevejens Dark Matter halo,

Dette eksperiment, som hedder QUAX (forkortelse for "Quaerere Axions," hvor "quaerere" er latin for "at søge"), er endnu ikke følsomt nok til at kunne opdage axions. "Det skal skaleres op, og mere følsomme sensorer skal bruges," siger Crescini. "Alligevel har denne forskning også praktiske anvendelser:Vi har patenteret en modificeret version, der kunne bruges som et kommercielt magnetometer." + Udforsk yderligere

Mørkt stof-kandidat kunne vise snorlige effekter i laboratoriet