Сегодня 16 октября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Российские физики выведут аксионы на чистую воду — за год докажут или опровергнут их связь с тёмной материей

Тёмная материя, составляющая более 80 % всего вещества во Вселенной, остаётся одной из величайших загадок современной физики. Российские учёные предложили новый подход к её обнаружению, сосредоточив внимание на аксионах — гипотетических лёгких частицах, которые считаются главными кандидатами на роль этой неуловимой субстанции.

 Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

В отличие от традиционных методов детектирования элементарных частиц, основанных на усилении слабых сигналов, что неизбежно сопровождается усилением шумов, новый проект предполагает прямой подсчёт одиночных фотонов в радиодиапазоне, которые очень редко, но возникают при движении аксионов в сильном магнитном поле. Это позволяет обойти стандартный квантовый предел (SQL) — неизбежный порог чувствительности детекторов, не позволяющий улавливать сигнал ниже определённого уровня.

Инициаторами проекта стали физики из ведущих российских институтов: МФТИ, НИИЯФ МГУ, ИФМ РАН, а также других учебных учреждений в Москве, Нижнем Новгороде, Саратове, Сарове и Санкт-Петербурге. Ключевой автор — профессор МФТИ Дмитрий Горбунов, чья команда разработала эксперимент под названием «Космологический Аксионный Саровский Галоскоп» (CASH). Этот галоскоп предназначен для обнаружения аксионов в гало тёмной материи нашей галактики. Подробно об эксперименте рассказано в престижном журнале Physical Review D, где подчёркивается потенциал установки для качественного прорыва в поисках тёмной материи. Как отметил Горбунов: «Мы предлагаем не просто улучшить существующие методы, а совершить качественный скачок».

Метод CASH основан на использовании мощного магнитного поля (1,7–10 Тл), в которое помещается резонатор для однофотонной регистрации частиц, рождающихся аксионами. Поскольку из схемы исключён усилитель сигнала, вместе с ним устраняются и создаваемые им шумы, что кратно повышает чувствительность датчиков. В эксперименте CASH-I с фиксированной полостью резонатора аксионы можно будет обнаружить за 12 дней. Для поиска во всём диапазоне вероятных масс (читай — частот), а сегодня никто точно не знает массы этой частицы, потребуется эксперимент CASH-II с перестраиваемым резонатором. В таком случае поиск аксиона займёт примерно год.

 Принципиальная схема однофотонного детектора на основе джозефсоновского перехода — ключевой технологии эксперимента CASH. В рабочем состоянии (синяя линия) детектор находится в сверхпроводящем режиме. Поглощение одного-единственного фотона, рожденного из аксиона темной материи, вызывает скачкообразный переход в резистивное состояние с ненулевым напряжением (красная пунктирная линия), что позволяет надежно зарегистрировать событие. Источник: Physical Review D

Принципиальная схема однофотонного детектора на основе джозефсоновского перехода. В рабочем состоянии (синяя линия) детектор находится в сверхпроводящем режиме. Поглощение одного-единственного фотона, рожденного из аксиона тёмной материи, вызывает скачкообразный переход в резистивное состояние с ненулевым напряжением (красная пунктирная линия), что позволяет надёжно зарегистрировать событие. Источник: Physical Review D

Резонаторная полость настраивается на частоту, соответствующую предполагаемой массе аксиона (от 38 до 54 мкэВ), для резонансного усиления сигнала. Центральный элемент датчика — сверхчувствительный однофотонный детектор на основе джозефсоновского перехода в условиях сверхпроводимости. Такой переход способен регистрировать даже единичный фотон, вызывающий чётко фиксируемый скачок из сверхпроводящего в резистивное состояние. Установка охлаждается до 10–20 мК для подавления теплового шума, что снижает уровень ложных срабатываний до одного на 100 секунд.

Проект CASH позволит заполнить «белые пятна» на карте параметров аксионов, проверить ключевые модели (KSVZ и DFSZ) и, возможно, впервые напрямую обнаружить тёмную материю. Даже в случае отрицательного результата эксперимент установит новые строгие ограничения для теорий фундаментальной физики. По словам Горбунова, «наш детектор настолько чувствителен, что может зарегистрировать рождение одного-единственного фотона из аксиона». Это один из самых точных экспериментов в мире по чувствительности в радиодиапазоне, превосходящий аналоги и открывающий путь к новым открытиям в космологии и физике частиц.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Google выпустила ИИ-генератор видео Veo 3.1 с повышенным реализмом и улучшенным звуком 3 ч.
Google упростила восстановление аккаунта — теперь в этом могут помочь друзья и родственники 4 ч.
Warhammer 40,000: Dark Heresy готовится к «альфе», а Rogue Trader скоро выйдет на Nintendo Switch 2 6 ч.
Дом с призраками, зубодробительные головоломки и могущественный маятник в геймплейном трейлере хоррора The Occultist 6 ч.
Межпространственный шутер на выживание Voidtrain готов вырваться из измерения раннего доступа — дата выхода и новый трейлер 7 ч.
Microsoft показала иконки, которые могли бы получить Word, Excel и PowerPoint — но не получили 10 ч.
Google предложила изменить поисковую выдачу, чтобы отвертеться от огромного штрафа в Европе 10 ч.
Witchbrook нужно «ещё немного времени повариться в котле» — амбициозный симулятор школы магии не выйдет в 2025 году 10 ч.
«Огромное влияние в огромных масштабах»: Илон Маск рассказал о Macrohard — будущем конкуренте Microsoft 11 ч.
SL Soft FabricaONE.AI представила систему корпоративного интеллектуального поиска SL AI Search 12 ч.
От мВт до МВт: Arm и Meta объявили о стратегическом партнёрство в области ИИ 3 ч.
Новая статья: Авторегрессионные ИИ-модели: лизоблюдство вместо силы 3 ч.
Microsoft арендует у Nscale ещё 116 тыс. ускорителей NVIDIA GB300 4 ч.
Samsung выпустила зарядные устройства с Qi2 — совместимых смартфонов у компании пока нет 4 ч.
Honor представила самый мощный Android-планшет — 13,3-дюймовый MagicPad 3 Pro на Snapdragon 8 Elite Gen 5 6 ч.
Honor показала концепт Robot Phone — смартфон с «живой» камерой на механической руке 6 ч.
Дроны вдохнули водород и удвоили время полёта — в США испытали беспилотник на топливных ячейках 7 ч.
Apple перестала комплектовать MacBook Pro зарядными устройствами — пока обделили только Европу 7 ч.
BenQ представила 27-дюймовые 4K-мониторы для пользователей Mac и творческих профессионалов 8 ч.
iPhone получил недоделанный Wi-Fi 7 — под новым шильдиком Apple спрятала старый Wi-Fi 6E 8 ч.