2858
За оцінками астрофізиків, темна матерія становить близько 85 відсотків усієї матерії у Всесвіті. Попри це, вона не випромінює, не поглинає і не відбиває світло, тому зафіксувати її за допомогою традиційних оптичних чи радіотелескопів неможливо. Саме тому науковці шукають інші способи її виявлення.
Чому темну матерію складно виявити
Сучасні детектори намагаються зафіксувати крихітні сплески енергії, які виникають під час зіткнення часток темної матерії зі звичайною речовиною. Отже, пошук спирається не на спостереження світла, а на реакцію самої речовини на таке зіткнення.
Проблема полягає в тому, що для легких часток ця передача енергії настільки мізерна, що стандартні матеріали її просто не помічають. Через це для пошуку таких часток потрібні матеріали з іншими властивостями, і саме на них звернули увагу дослідники.
Три квантові кандидати
Науковці провели квантово-механічне моделювання та виділили три сполуки, здатні фіксувати слабкі сигнали:
- диселенід титану (TiSe₂);
- рутенат стронцію (Sr₂RuO₄);
- легований алмаз, тобто алмаз із домішками.
Ключовим фактором стала наявність у цих матеріалах плазмонів — колективних електронних імпульсів. Вони реагують на надзвичайно малі вклади енергії та підсилюють сигнал, тож саме ця властивість робить матеріали придатними для такого пошуку.
За розрахунками дослідників, диселенід титану може бути у 100-1000 разів чутливішим, ніж наявні аналоги. Крім того, цей матеріал найкраще підходить для масового виробництва.
Обертання Землі як спосіб перевірки сигналу
Два із досліджених матеріалів демонструють спрямовану чутливість. Це означає, що реакція детектора залежить від того, під яким кутом частка темної матерії влучає у кристалічну решітку.
Оскільки Земля постійно обертається, орієнтація детектора щодо потоку темної матерії змінюватиметься протягом доби. Це дозволить вченим спостерігати регулярні добові коливання сигналу та чітко відрізняти потенційну темну матерію від випадкового фонового шуму. Тобто перевірятиметься не разовий сплеск, а повторювана картина.
Автори дослідження зазначають: пошук не повинен обмежуватися лише цими трьома сполуками. Відкриття, за їхніми словами, підтверджує існування цілого класу квантових матеріалів, які можуть стати основою для створення нових надчутливих експериментальних установок.
Джерело: www.rbc.ua
