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Les nanofils supraconducteurs prévoient d’utiliser la recherche de matière noire

Une des plus grandes recherches scientifiques de notre époque- c'est la chasse à la matière noire. Les physiciens pensent que cette substance remplit l'univers et pensent en voir la preuve dans la rotation des galaxies. Le fait est que les galaxies tournent si vite qu'il a fallu les déchirer, mais apparemment (ou l'invisibilité), il existe une masse cachée qui a suffisamment de force gravitationnelle pour les maintenir ensemble.

Cela obligea les physiciens à rechercher de la matière noire surLa terre Ils ont construit des dizaines d'observatoires, dont la plupart sont situés dans des grottes souterraines profondes sous la surface, où le bruit de fond est faible. La renommée scientifique est en jeu et ceux qui découvrent la matière noire seront richement récompensés.

Pourquoi ne trouve-t-on pas de matière noire?

Jusqu'à présent, les physiciens n'ont rien trouvé. Si la matière noire existe, elle est extrêmement bien cachée. Une possibilité est que les particules de matière noire soient trop petites pour être trouvées dans les expériences en cours. Les physiciens veulent désespérément trouver un moyen plus sensible de rechercher des substances similaires.

Yonit Hochberg de l’Université hébraïque deJérusalem en Israël et ses collègues ont mis au point un nouveau capteur prometteur basé sur de minuscules fils supraconducteurs. Le prototype de l'équipe montre déjà le potentiel de cette approche.

La base du nouveau dispositif est un principe simple. Refroidissez certains métaux en dessous de la température critique et ils conduiront l'électricité sans résistance. Mais dès que leur température dépasse ce seuil, le comportement supraconducteur disparaît.

Les physiciens savent que les particules de matière noire ne peuvent pasinteragir fortement avec la matière visible; sinon ils les auraient vus. Mais les particules de matière noire peuvent entrer en collision avec des particules ordinaires.

Cette collision est rare carla matière ordinaire est principalement un espace vide et des particules de matière noire peuvent la traverser. Mais quand ils entrent en collision avec un noyau ou un électron atomique dans un réseau, par exemple, une collision provoque des vibrations dans le réseau, augmentant ainsi sa température.

C'est cette élévation de température qui est bonne.des nanofils supraconducteurs sont détectés. Le chauffage conduit au fait qu'une petite partie des fils cesse d'être supraconductrice, ce qui crée une impulsion de tension facile à mesurer. De plus, un tel dispositif produit peu de faux positifs, s’il en existe.

Hochberg et ses collègues ont testé leur idée en créantprototype. Ce dispositif est constitué d’un ensemble de nanofils de siliciure de tungstène d’une largeur de 140 nanomètres (à titre de comparaison, la largeur d’un cheveu humain est d’environ 100 000 nanomètres) et d’une longueur de 400 micromètres. L’appareil n’est qu’à quelques milligrades au-dessus de zéro, de sorte que les fils en siliciure de tungstène deviennent des supraconducteurs.

L’équipe a ensuite regardé les impulsions de tension,qui pourrait révéler la collision de la matière noire. Avec un blindage approprié, ils n'ont détecté aucune impulsion dans les 10 000 secondes suivant les mesures.

Ceci impose des restrictions importantes sur le type de darkla matière, qui pourrait exister, et sa densité. Il impose également des restrictions sur d'autres types de particules qui, selon les physiciens, pourraient exister.

Un de ces types - "photon sombre", en fait,l'équivalent d'un photon de matière noire ordinaire. Le cas échéant, le nouveau détecteur n'en a pas détecté. «Les résultats obtenus avec cet appareil fixaient déjà des limites significatives pour l'interaction de la matière noire avec des électrons, y compris les limites terrestres les plus fortes pour absorber de tels photons à moins de eV», déclare Hochberg.

Le travail est impressionnant, étant donné que la masseles nanofils ne représentent que quelques nanogrammes. La prochaine étape sera leur fabrication à plus grande échelle. Hochberg et ses collègues disent que la technologie est relativement mature et qu’elle peut donc être testée rapidement. Selon leurs estimations, le laboratoire scientifique sera en mesure de produire 1 000 détecteurs de 200 nanomètres d'une masse totale de 1,3 grammes en un an seulement. Par conséquent, un détecteur de kilogramme pourrait bien être réalisable dans un proche avenir.

Peut-être qu'un jour, les nanofils supraconducteurs détecteront la matière noire, si elle existe. Que penses-tu qu'il existe? Dites-nous dans notre conversation dans Telegram.