Темную материю ищут с помощью самого холодного материала во Вселенной

Астрофизики Института Фотонных наук используют самый холодный материал во Вселенной для поиска темной материи. Это конденсатный комагнетометр Бозе-Эйнштейна. Он образован двумя разными атомными внутренними состояниями 87Rb, которые содержатся в одной пространственной волновой функции. Как известно, наука предполагает, что 80 процентов Вселенной состоит из темной материи. Она, в свою очередь, создает гравитационное притяжение. Но обнаружить темную материю никому не удавалось, поскольку она не взаимодействует со светом и ее не видно с помощью телескопов. Современное понимание ядерной физики способно давать предположения, что темная материя состоит из аксионов. Это особенные гипотетические частицы, которые имеют необычные свойства симметрии. Именно их исследователи и намерены найти. Для этого они хотят использовать уникальные свойства бозе-эйнштейновских конденсатов. Если аксион действительно существует, то он может иметь особенные экзотические силы, которые ученые назвали спин-зависимыми. Эти силы направляются электронами спина вдоль магнитного поля, напоминая стрелу компаса, указывающего на север. При этом виртуальные фотоны могут переносить магнетизм, а экзотические силы может перемещать аксионы. Такие силы буду действовать на электроны, на их ядра, но они могут создаваться не только магнитами, но и обычным веществом. Но существуют ли аксионы - этот вопрос продолжает оставаться спорным. Ученые пришли к выводу, что один из способов ответит на него заключается в изучении ядра, которое может указывать на другую материю. В ходе экспериментов используются «комагнетометры», - это парные магнитные датчики, расположенные в одном месте. Сравнивая сигналы двух датчиков, эффект обычного магнитного поля можно нейтрализовать. При этом останется только эффект новой силы. Ранее комагнетометры могли искать зависящие от спина силы, и для поиска зависимых необходим меньший комагнетометр. Бозе-эйнштейновские конденсаты это газы, охлажденные почти до абсолютного нуля. Они считаются сверхтекучими. Атомы в их составе вращаются в течение нескольких секунд без трения. И это делает их очень чувствительными к магнитным полям и новым экзотическим силам. Чтобы определить темную материю ученые решили объединить два магнитометра. И результаты этого труда подтвердили высокую невосприимчивость к шуму. Исследователи считают, что таким образом им удалось улучшить точность изменений физики ультрахолодных столкновений и исследования квантовых корреляций в конденсатном комагнетометре Бозе-Эйнштейна, и в дальнейшем это поможет им рассчитать присутствие темной материи.