Охлажденные атомы гелия — 3 используют для создания сверхчувствительных квантовых датчиков, сообщает в Ланкастерском университете.
Британские исследователи создали самые холодные квантовые детекторы в мире для обнаружения темной материи. Датчики работают при температуре примерно на 0,0001° выше абсолютного нуля. Прототипы представлены на Летней научной выставке Королевского научного общества Великобритании.
Физика элементарных частиц предполагает, что два вероятных кандидата частиц, которые могут образовывать темную материю. Это могут быть неизвестные частицы с настолько слабыми взаимодействиями, что их еще не наблюдали, и очень легкие волнообразные частицы, называемые аксионами. Ученые проектируют эксперименты для проверки каждой из версии.
Частицы со сверхслабыми взаимодействиями можно обнаружить при их столкновении с обычной материей. Поиск таких столкновений зависит от массы объектов. Большинство существующих экспериментов смогли бы обнаружить частицы весом от пяти до 1000 раз больше атома водорода. Но упустили бы более легкие кандидаты на темную материю.
Прототипы датчиков. Фото: Lancaster University
Исследователи работают над датчиками с чувствительностью к столкновениям с частицами с массой от 0,01 до нескольких атомов водорода. Детектор изготовлен из сверхтекучего гелия — 3, охлажденного до макроскопического квантового состояния и оснащен сверхпроводниковыми квантовыми усилителями.
Если темная материя состоит из аксионов, они будут чрезвычайно легкими – более чем в миллиард раз легче атома водорода – но более распространенными. Для их подтверждения ищут электрический сигнал, который возникает, когда аксионы распадаются в магнитном поле.
Этот эффект можно измерить только с помощью чрезвычайно чувствительного усилителя, работающего с высочайшей точностью. Квантовые свойства охлажденного гелия — 3 подходят и для этой цели.
