Исследователи из Чикагского университета и их коллеги недавно разработали новые устройства, основанные на битах квантовых вычислений. Такая техника, по словам ученых, позволяет искать темную материю в 1000 раз быстрее, чем любые предыдущие методы.
Темная материя — великая загадка Вселенной
«Есть некая совершенно непонятная и неизведанная сущность — темная материя. Пока никто не знает точно, что это и как это увидеть. Известно, что темная материя имеет низкую плотность, она заполняет пространство между галактиками и искривляет пространство-время своей массой», — отмечает в ходе разговора с Hi-Tech Mail.ru Илья Беседин, младший научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС».
Когда ученый говорит, что никто не может «увидеть» темную материю, это значит, что она никак не взаимодействует с электромагнитными волнами или взаимодействует, но очень слабо, поэтому зафиксировать это с помощью существующих детекторов не получается.
«Есть стандартная модель с ее калибровочными бозонами, лептонами, кварками и составными частицами из них. Так вот с этими частицами все более или менее понятно. Есть также очень слабо взаимодействующие со светом частицы — нейтрино. Они, как правило, спокойно пролетают через всю нашу планету насквозь. Даже их мы можем иногда увидеть (для этого нужны емкости с водой или льдом), но к темной материи они никакого отношения не имеют», — продолжает российский специалист.
По словам ученого, один из кандидатов на роль темной материи — гипотетическая элементарная частица под названием аксион. Предполагается, что аксионы должны распадаться на пары фотонов. Но что если аксион имеет очень малую массу? В таком случае фотоны будет очень сложно зафиксировать — понадобятся специальные детекторы, например, кубиты.
Сверхпроводниковые кубиты работают при очень низких температурах, и они способны взаимодействовать с электромагнитным полем квантовым образом, а не как с волнами, которые знакомы людям по работе телевидения или микроволновок.
Говорить о прорыве пока рано
Казалось бы, великая загадка физики уже почти близка к раскрытию — созданные учеными устройства «увидят» частицы темной материи и позволят узнать о Вселенной больше. Но все не так просто. Надо понимать, что вопрос темной материи — очень сложный, потому что никто до конца не знает, с чем именно приходится иметь дело.
«Во всей этой истории лично я не понимаю, почему, собственно, темная материя должна состоять из легких аксионов? Это предположение очень сильное. Вполне возможно, что аксионы совсем ни при чем, а все дело в других частицах, которые по массе отличаются от диапазонов частот, доступных кубитам», — отмечает Беседин.
По словам ученого, эксперимент с кубитами похож на поиск иголки в стоге сена, только никто понятия не имеет, какого размера иголка, и иголка ли это вообще. Не стоит удивляться, если найти легкие аксионы таким образом не получится. Тем не менее специалист отмечает, что разработка исследователей Чикагского университета довольно интересна, и если научному сообществу все-таки удастся открыть легкие аксионы, это будет фантастика.
Это тоже интересно: