85% Вселенной — это загадка: на что охотится детектор BREAD?

Вселенная полна тайн, но, пожалуй, одна из самых интригующих — это загадка темной материи. Ученые уверены, что она существует, но не могут ее увидеть. Она не излучает и не отражает свет, отсюда и название — «темная».

Ее присутствие ощущается лишь по гравитационному воздействию на видимую материю, будь то звезды, галактики или даже свет, проходящий сквозь нее. И это не просто какая-то незначительная аномалия. Ученые полагают, что темная материя составляет около 85% всей массы Вселенной! Поиск этой неуловимой субстанции ведется уже не одно десятилетие, и ученые используют самые разные методы, чтобы заглянуть за завесу тайны.

Недавно коллаборация исследователей из Чикагского университета и Национальной ускорительной лаборатории Ферми сделала шаг вперед в этом поиске. Их эксперимент, получивший название BREAD (Broadband Reflector Experiment for Axion Detection), использует новый подход, который может значительно ускорить поиск темной материи.

Вместо того, чтобы фокусироваться на узком диапазоне возможностей, как это делалось в большинстве предыдущих экспериментов, BREAD сканирует сразу большой спектр частот, подобно радиоприемнику, который быстро переключается между станциями.

Хотя в ходе первых испытаний темная материя не была обнаружена, ученые смогли сузить область ее возможного существования и, что не менее важно, продемонстрировали эффективность своего нового подхода.

«Это как искать иголку в стоге сена», — говорит Дэвид Миллер, соруководитель эксперимента. «Но вместо того, чтобы перебирать каждую соломинку по отдельности, мы можем просеять сразу большой участок стога».

BREAD ищет темную материю в форме гипотетических частиц, называемых аксионами или темными фотонами. Эти частицы, если они существуют, должны иметь очень малую массу и могли бы превращаться в обычные фотоны (частицы света) при определенных условиях. Детектор BREAD, по сути, представляет собой ловушку для таких фотонов. Он состоит из металлической трубки с изогнутой внутренней поверхностью, которая направляет фотоны к чувствительному датчику. Вся установка достаточно компактна, что делает ее более доступной и универсальной, чем многие другие детекторы темной материи.

В будущих версиях BREAD будет использоваться мощный магнит, который увеличит шансы преобразования частиц темной материи в фотоны.

«Это только начало», — говорит Эндрю Зонненшайн, соруководитель проекта. «У нас есть много идей, как сделать наш поиск еще более чувствительным».

Поиск темной материи — это не просто поиск недостающей массы во Вселенной. Это поиск ключа к пониманию фундаментальных законов физики и, возможно, даже к разгадке тайны происхождения самой Вселенной. И хотя темная материя остается неуловимой, каждая новая попытка ее найти приближает нас к разгадке этой великой космической тайны.