私たちの周りの宇宙の物質の大部分は暗黒物質であると考えられています。 目に見える有形の物質は約 15% だけで、残りの 85% は決定されていない暗黒物質であると考えられています。 米国の科学者は、暗黒物質の存在を実験的に検出するのに役立つ実験スキームを提案し、そのために超伝導量子ビットを使用し始めました。
フェルミ研究所とシカゴ大学の物理学者は、暗黒物質の候補として提案された つの仮想粒子 (暗光子とアクシオン) を検索することが可能になる新しい実験を開発しました。 前者は通常の光子と混合できますが、同時に質量が必要であり、後者は特定の条件下で つの光子に分裂することができます。 これらの候補はそれぞれ、通常の光子が存在しない場所に現れる可能性があります。 暗光子は自然に通常の光子に変化することができ、アクシオンは磁場と相互作用すると、 つの通常の光子を放出することができます。
研究者は、通常の光子をブロックし、暗黒物質との相互作用によって生成される可能性のある光子 (暗黒光子またはアクシオン) を増幅するデバイスを開発しました。 検出回路には純度99,9999%のアルミニウム製超伝導マイクロ波共振器を採用。 共振器の内部には、超伝導量子ビットの形をしたアンテナがあります。 それらが突然そこに現れた場合、共振器内の光子を検出するのは彼女です。
共振器と量子ビットは、絶対零度に非常に近い温度、つまり -273,1°C (絶対零度は -273,15°C のレベル) まで冷却されます。 このシステムは、この粒子の 50 μs の寿命の間に最大 500 回の光子を捕捉することができます。これは、孤立した共振器でのその出現を確実に確認するために必要です。
理想的には、共振器とキュービットの温度を-273,14°Cに下げる必要があり、そうすればバックグラウンドノイズとそのキュービットへの影響は完全に排除されるはずですが、これは今日では技術的に不可能です. なお、暗黒物質探索実験はまだ実施されていません。 これは単なる概念であり、研究者はフィジカル レビュー レターに語っています。
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