Ученые снова приблизились к разгадке одной из главных тайн Вселенной — природы темной материи. Она окружает нас в космосе, но остается невидимой и недосягаемой. Обычные телескопы не видят ее, а привычные приборы не фиксируют. При этом именно она составляет большую часть всего вещества в мире. В Германии команда исследователей создала установку MADMAX, которая может поймать не саму темную материю, а ее «теневую» версию — темные фотоны. Это частицы, которые, по одной из гипотез, входят в состав загадочного космического вещества.
В MADMAX используется набор тщательно выстроенных дисков из сапфира и зеркала. Вся конструкция напоминает ловушку, способную улавливать слабейшие сигналы, которые могли бы указывать на существование темных фотонов. В отличие от других частиц, которые могли бы составлять материю, эти «теневые» фотоны иногда могут превращаться в обычные — те самые, что несут свет. Именно этот переход и пытаются поймать физики.
Чтобы получить хоть какой-то шанс зафиксировать сигнал, нужно создать условия, в которых это превращение происходит с наибольшей вероятностью. Для этого и нужны сапфировые диски, расположенные перед зеркалом на строго рассчитанном расстоянии. Когда темный фотон попадает в такую среду, он может «перекинуться» в видимый диапазон. Получившийся сигнал улавливает чувствительный приемник. Устройство работает на частоте около 20 ГГц, то есть в области микроволн — похожей на ту, что задействуют в радиосвязи.
На этот раз исследователи не нашли доказательств существования темных фотонов. Однако они исключили их наличие в определенном диапазоне масс с точностью, которая в сотни раз превышает предыдущие попытки. Это важный шаг: он показывает, что выбранный метод работает, а сама установка способна находить даже крайне слабые сигналы, если они все-таки появятся. Это дает надежду на то, что в будущих версиях эксперимента удастся либо обнаружить следы темной материи, либо сузить круг поисков.
Эксперимент проводится в рамках сотрудничества ученых из разных стран. Разработка установки заняла годы. Сам прототип пока что состоит всего из трех сапфировых дисков, но планируется масштабное расширение. Создатели намерены увеличить числа компонентов и чувствительность приемников. В теории это позволит заглянуть глубже в свойства темной материи и, возможно, впервые в истории зафиксировать неуловимые частицы. Тем временем MADMAX продолжает работу. Ученые убеждены, что именно такие необычные подходы и оригинальные идеи способны сдвинуть поиски с мертвой точки. В конце концов, если темная материя так хорошо скрывается, то и охота за ней должна быть максимально придуманной.
Ранее мы писали о том, что темную материю будут искать под землей.
