En konstnärs intryck av haloskopet, redo att testas vid en temperatur nära absolut noll. Kredit:Nicolò Crescini
En ny artikel i The European Physical Journal Plus introducerar en ny metod för att söka efter en typ av mörk materia som kallas axioner; en modifierad version av denna teknik kan ha användbara "verkliga" tillämpningar.
Det mesta av universum tros nu bestå av mörk materia - mystiska ämnen som, eftersom de inte interagerar med ljus eller någon annan typ av elektromagnetisk strålning, är nästan omöjliga att upptäcka. Fysiker har letat efter det i decennier med olika tekniker; Nicolò Crescini, nu vid Institut Néel, Grenoble, Frankrike, utvecklade en ny metod för att söka efter en typ av mörk materia, axioner, när han arbetade på Laboratori Nazionali di Legnaro, Padova, Italien.
Axioner är hypotetiska partiklar som introducerades på 1970-talet för att täppa till ett gap i standardmodellen för partikelfysik, nämligen det starka CP-problemet. "Att studera axions är ett bra sätt att fånga två fåglar - mörk materia och det starka CP-problemet - med en smäll, axionen", säger Crescini.
Metoderna som används för att leta efter axioner skiljer sig från de typiska partikelfysikexperiment som involverar kolliderande av snabbrörliga partiklar i acceleratorer. Istället söker dessa experiment efter svaga elektromagnetiska anomalier som kan detekteras vid extremt låg energi och indikerar axioners koppling till andra fundamentala partiklar.
"De flesta av dessa experiment letar efter axioner som är kopplade till fotoner", tillägger Crescini. "Det här tillvägagångssättet söker efter koppling med elektroner, vilket är mer utmanande men kan ge rikare resultat." Det innebär att man placerar ett prov av magnetiskt material i en mycket välkontrollerad miljö nära temperaturens absoluta nollpunkt och övervakar det för de onormala variationer i magnetisering som kan indikera axionsaktivitet. Systemet är en typ av magnetometer känd som ett haloskop efter Vintergatans mörka materiahalo,
Detta experiment, som heter QUAX (förkortning av "Quaerere Axions", där "quaerere" är latin för "att söka"), är ännu inte tillräckligt känsligt för att kunna upptäcka axioner. "Det måste skalas upp och mer känsliga sensorer måste användas", säger Crescini. "Ändå har denna forskning också praktiska tillämpningar:vi har patenterat en modifierad version som skulle kunna användas som en kommersiell magnetometer." + Utforska vidare
