Er wordt aangenomen dat de overgrote meerderheid van de materie in het universum om ons heen donkere materie is. Er wordt aangenomen dat slechts ongeveer 15% zichtbare en tastbare materie is, en de resterende 85% is donkere materie, die nooit is vastgesteld. Wetenschappers uit de Verenigde Staten hebben een experimentschema voorgesteld dat kan helpen bij het experimenteel detecteren van het bestaan van donkere materie, waarvoor ze een supergeleidende qubit begonnen te gebruiken.
Natuurkundigen van het Fermi Laboratory en de University of Chicago hebben een nieuw experiment ontwikkeld, waarbij het mogelijk zal zijn om te zoeken naar twee hypothetische deeltjes die worden voorgesteld als kandidaten voor donkere materie - dit zijn donkere fotonen en axionen. De eerste kunnen zich vermengen met gewone fotonen, maar moeten tegelijkertijd massa hebben, en de laatste kunnen zich onder bepaalde omstandigheden in twee fotonen splitsen. Elk van deze kandidaten kan zich potentieel manifesteren waar gewone fotonen niet zouden moeten zijn. Een donker foton kan spontaan veranderen in een gewoon foton, en een axion kan bij interactie met een magnetisch veld twee gewone fotonen uitzenden.
Onderzoekers hebben een apparaat ontwikkeld dat gewone fotonen blokkeert en alle fotonen versterkt die kunnen worden geproduceerd door interacties met donkere materie (donkere fotonen of axionen). Het detectiecircuit bevat een supergeleidende microgolfresonator van aluminium met een zuiverheid van 99,9999%. In de resonator zit een antenne in de vorm van een supergeleidende qubit. Zij is het die fotonen in de resonator zal detecteren, als ze daar plotseling verschijnen.
De resonator en de qubit worden afgekoeld tot een temperatuur die heel, heel dicht bij het absolute nulpunt ligt - tot -273,1°C (absoluut nulpunt ligt op het niveau van -273,15°C). Het systeem kan een foton tot 50 keer vastleggen tijdens de levensduur van 500 s van dit deeltje, wat nodig is om zijn verschijning in een geïsoleerde resonator betrouwbaar te bevestigen.
Idealiter, zeggen de onderzoekers, had de temperatuur van de resonator en de qubit moeten worden verlaagd tot -273,14°C, dan zou het achtergrondgeluid en het effect ervan op de qubit volledig zijn geëlimineerd, maar dit is tegenwoordig technologisch onmogelijk. Opgemerkt moet worden dat het jachtexperiment op donkere materie nog niet is uitgevoerd. Dit is slechts een concept, vertelden de onderzoekers aan Physical Review Letters.
Lees ook:
- Quantumtechnologie versnelt de zoektocht naar donkere materie
- De Duitsers gaan een kwantumcomputer maken op basis van supergeleidende qubits