Ученые придумали, как решить великую загадку физики

Научное сообщество обсуждает новый сверхтехнологичный способ обнаружить темную материю. Специально для Hi-Tech Mail.ru российский эксперт рассказал, в чем этот способ заключается и получится ли с его помощью впервые увидеть самую «непонятную и неизведанную сущность» во Вселенной.

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».

Фото: Depositphotos

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.

Сейчас на глубине Байкала работает крупнейший в Северном полушарии телескоп Baikal-GVD. С его помощью «ловят» нейтрино. Посмотрите, как проходила установка телескопа.

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.

Кубит (маленький прямоугольник на фото) установлен на сапфировую подложку. Конструкцию поместили на кончик пальца, чтобы показать масштаб. Ученые Чикагского университета решили использовать кубиты, похожие на этот, чтобы ускорить поиск темной материи. Фото: Reidar Hahn, Fermilab

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.

«Команда Шустера из университета Чикаго придумала интересную конструкцию детектора фотонов на основе сверхпроводниковых кубитов и микроволновых резонаторов. Такой детектор сможет детектировать фотоны, которые появляются при распаде легких аксионов», — замечает российский ученый.

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.

Подборка невероятных космических фотографий

Это тоже интересно:

Во время загрузки произошла ошибка.
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас