Свръхпроводящите нанопроводи планират да използват за търсене на тъмна материя

Едно от най-големите научни търсения на нашето време- това е ловът на тъмна материя. Физиците смятат, че тази субстанция изпълва вселената и мислят, че могат да видят доказателства за това в начина, по който галактиките се въртят. Факт е, че галактиките се въртят толкова бързо, че трябваше да бъдат разкъсани, но очевидно (или невидима) има някаква скрита маса, която има достатъчно гравитационна сила, която да ги държи заедно.

Това принуди физиците да търсят тъмната материяЗемята. Те са построили десетки обсерватории, повечето от които са разположени в подземни пещери дълбоко под повърхността, където фоновия шум е нисък. Заложена е научната слава, а тези, които намират тъмна материя, ще бъдат богато възнаградени.

Защо тъмната материя не може да бъде намерена?

Досега физиците не са открили нищо. Ако има тъмна материя, тя е изключително добре скрита. Една възможност е, че частиците на тъмната материя са твърде малки, за да бъдат намерени в продължаващите експерименти. Физиците отчаяно искат да намерят по-чувствителен начин за търсене на подобни вещества.

Йонит Хохберг от Еврейския университет вЕрусалим в Израел и колегите му са разработили обещаващ нов сензор, базиран на малките свръхпроводящи проводници. Прототипът на екипа вече показва потенциала на такъв подход.

Основата на новото устройство е прост принцип. Охладете определени метали под критичната температура и те ще провеждат електричество без съпротива. Но веднага щом температурата им се повиши над този праг, свръхпроводящото поведение изчезва.

Физиците знаят, че частиците на тъмната материя не могатсилно взаимодействат с видимата материя; иначе щяха да ги видят. Но частиците на тъмната материя могат да се сблъскат с обикновените частици.

Този сблъсък е рядък, защотоОбикновената материя е предимно празно пространство и частици тъмна материя могат да преминат през нея. Но когато се сблъскат с атомно ядро ​​или електрон в решетка, например, сблъсъкът причинява вибрации в решетката, като по този начин увеличава температурата му.

Именно това повишаване на температурата е доброоткрити са свръхпроводящи нанопроводи. Нагряването води до това, че една малка част от проводниците престава да бъде свръхпроводяща и това, от своя страна, създава импулс на напрежение, който е лесен за измерване. Освен това, такова устройство произвежда малко погрешни положителни резултати, ако има такива.

Hochberg и колеги тестваха идеята си чрез създаванепрототип. Това устройство се състои от набор от нанопроводи със силициден волфрам с ширина само 140 нанометра (за сравнение: ширината на човешка коса е около 100 000 нанометра) и 400 микрометра. Целият апарат е само няколко милиграда над абсолютната нула, така че волфрамовите силицидни проводници стават свръхпроводници.

След това екипът наблюдава импулсите на напрежението,което може да разкрие сблъсък на тъмна материя. С подходящо екраниране те не са открили никакви импулси в рамките на 10 000 секунди от измерванията.

Това налага важни ограничения върху вида на тъмнинатаматерия, която би могла да съществува, и нейната плътност. Той също налага ограничения върху други видове частици, които физиците предполагат, че могат да съществуват.

Един от тези типове - „тъмен фотон“, всъщност,еквивалент на обикновен тъмна фотон. Ако има такъв, новият детектор не е открил такъв. "Резултатите, получени с това устройство, вече поставят значителни граници за взаимодействието на тъмната материя с електроните, включително най-силните земни граници за поглъщане на такива фотони при по-малко от еВ", казва Хохберг.

Работата е впечатляваща, като се има предвид, че масатананопроводите са само няколко нанограма. Следващата стъпка ще бъде тяхното производство в по-голям мащаб. Hochberg и колегите казват, че технологията е сравнително зряла, така че може да бъде тествана за кратко време. Според техните оценки научната лаборатория ще може да произвежда хиляда 200-нанометрови детектори с обща маса от 1.3 грама само за една година. Следователно, детектор за килограм може да бъде осъществим в близко бъдеще.

Може би един ден свръхпроводящите нанопроводи ще открият тъмна материя, ако съществува. Какво мислите, че съществува? Разкажете ни в нашия чат в Telegram.