Oletetaan, että suurin osa ympärillämme olevan maailmankaikkeuden aineesta on pimeää ainetta. Uskotaan, että vain noin 15 % on näkyvää ja käsin kosketeltavaa ainetta, ja loput 85 % on pimeää ainetta, jota ei ole koskaan määritetty. Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat ehdottaneet koejärjestelmää, joka voi auttaa havaitsemaan kokeellisesti pimeän aineen olemassaolon, johon he alkoivat käyttää suprajohtavaa kubittia.
Fermi-laboratorion ja Chicagon yliopiston fyysikot ovat kehittäneet uuden kokeen, jonka aikana on mahdollista etsiä kahta hypoteettista hiukkasta, joita ehdotetaan ehdokkaiksi pimeään aineen - nämä ovat tummia fotoneja ja aksioneja. Ensin mainitut voivat sekoittua tavallisten fotonien kanssa, mutta samalla niillä on oltava massa, ja jälkimmäiset pystyvät jakautumaan kahdeksi fotoniksi tietyissä olosuhteissa. Jokainen näistä ehdokkaista voi mahdollisesti esiintyä siellä, missä tavallisten fotonien ei pitäisi olla. Tumma fotoni voi spontaanisti muuttua tavalliseksi fotoniksi, ja aksioni voi vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa lähettää kaksi tavallista fotonia.
Tutkijat ovat kehittäneet laitteen, joka estää tavalliset fotonit ja vahvistaa kaikkia fotoneja, joita saattaa muodostua vuorovaikutuksesta pimeän aineen kanssa (tummia fotoneja tai aksioneja). Ilmaisupiiri sisältää suprajohtavan mikroaaltoresonaattorin, joka on valmistettu alumiinista ja jonka puhtaus on 99,9999 %. Resonaattorin sisällä on suprajohtavan kubitin muodossa oleva antenni. Hän havaitsee fotonit resonaattorissa, jos ne yhtäkkiä ilmestyvät sinne.
Resonaattori ja kubitti jäähdytetään lämpötilaan, joka on hyvin, hyvin lähellä absoluuttista nollaa -273,1°C:een (absoluuttinen nolla on tasolla -273,15°C). Järjestelmä pystyy kaappaamaan fotonin jopa 50 kertaa tämän hiukkasen 500 μs:n elinkaaren aikana, mikä on välttämätöntä sen esiintymisen luotettavaksi vahvistamiseksi eristetyssä resonaattorissa.
Ihannetapauksessa resonaattorin ja kubitin lämpötila olisi tutkijoiden mukaan pitänyt laskea -273,14°C:een, silloin taustamelu ja sen vaikutus kubittiin olisi eliminoitu kokonaan, mutta tämä on nykyään teknisesti mahdotonta. On huomattava, että pimeän aineen metsästyskoetta ei ole vielä suoritettu. Tämä on vain käsite, jonka tutkijat kertoivat Physical Review Lettersille.
Lue myös:
- Kvanttiteknologia nopeuttaa pimeän aineen etsintää
- Saksalaiset luovat suprajohtaviin kubitteihin perustuvan kvanttitietokoneen