В Институте ядерных исследований (ИЯИ) РАН рассказали о грандиозных планах российских учёных — к 2030 году они планируют запустить установку для поиска частиц-кандидатов темной материи. Для тех кто не знает, это гипотетическая форма материи, которая не участвует в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступна прямому наблюдению. Утверждается, что на неё приходится 75% всей массы материи во Вселенной. Для обнаружения тёмной материи российские учёные намерены использовать устройства, позволяющие выполнять измерения с очень высокой точностью.
Старший научный сотрудник ИЯИ РАН Петр Сатунин напомнил о Нобелевской премии, которую в 2025 году присудили за открытие макроскопического квантового туннелирования. Оно доказывает возможность проявления квантовых эффектов в макросистемах. Именно эти эффекты и ложатся в основу счётчиков одиночных фотонов, которые можно использовать для обнаружения тёмной материи.
«Счетчик одиночных фотонов можно применять в том числе и в детектировании темной материи, что мы и собираемся сделать. Такие счетчики разработали наши коллеги в Нижнем Новгороде, в Нижегородском техническом университете и в Институте физики микроструктур. У них очень маленькое время ложных срабатываний, которые могут быть из-за квантового туннелирования. Это позволяет с высокой точностью попробовать померить темную материю определенной массы», — сказал он.
С помощью данного счётчика российские учёные намерены зафиксировать проявление тёмной материи, когда она перейдёт в фотоны в магнитном поле. Его в будущем комплексе дополнит криостат растворения — криогенное устройство для поддержания сверхнизких температур и предназначенное для снижения внешних шумов.
«Это такие дорогие установки, вот и такая установка одна есть как раз в Нижнем Новгороде, планируется купить еще одну. Внутри будет маленький резонатор, диаметром около 2 см, длиной 10 см, а также магнит. До 2030 года все будет», — сказал Сатунин, уточнив, что сейчас учеными создан прототип резонатора для установки и запуск комплекса может произойти уже в ближайшие два года.
Поиск тёмной материи длится уже много лет, но пока безуспешно. Наблюдение за гравитационными полями разных галактик убеждает учёных в наличии какой-то частицы, но ни одна из существующих частиц Стандартных моделей не подходит.
«Сейчас одна из популярных моделей — это так называемые аксионы, очень легкие частицы. Мы ищем такую темную материю, считая, что частицы все-таки есть здесь на Земле и такая темная материя должна просто пройти через магнитное поле и с очень маленькой вероятностью конвертироваться в фотон. Именно такие события мы попытаемся зафиксировать», — добавил физик.
На данный момент у учёных есть предположение, что аномально высокая скорость вращения звёзд вокруг центов галактик связана именно с наличием тёмной материи. Но продолжающиеся работы в попытках обнаружения неуловимых частиц и измерения их характеристик пока ничего не дали. На данный момент главным кандидатом на роль составляющей тёмной материи являются гипотетические частицы под названием аксионы.
