Эксперимент DALI займется поиском аксиона - предполагаемого компонента темной материи

Но несмотря на высокий научный интерес к его обнаружению, поиск на высоких радиочастотах - выше 6 ГГц - был почти оставлен в стороне из-за отсутствия технологии высокой чувствительности, которую можно было бы построить по разумной цене. До настоящего времени.

Instituto de Astrof?sica de Canarias (IAC) примет участие в международном сотрудничестве по разработке эксперимента DALI (Dark-photons & Axion-Like particle Interferometer) - телескопа астро-частиц для темной материи, научная цель которого состоит в поиске аксионов и парафотонов в диапазоне от 6 до 60 ГГц. Прототип, подтверждающий концепцию, находится на стадии проектирования и изготовления в IAC.

Предсказанный теорией 1970-х годов, аксион - это гипотетическая частица с малой массой, которая слабо взаимодействует со стандартными частицами, такими как нуклоны и электроны, а также с фотонами. Эти предложенные взаимодействия изучаются, чтобы попытаться обнаружить аксион с помощью различных типов инструментов. Один из многообещающих методов - изучение взаимодействия аксионов со стандартными фотонами.

«Аксионы «смешиваются» с фотонами под действием сильного внешнего магнитного поля, как те, которые создаются сверхпроводящими магнитами в детекторах частиц или используются для медицинской диагностики с помощью магнитного резонанса, и создают слабый радио- или микроволновый сигнал. Этот сигнал искали во множестве экспериментов с конца 80-х, и это как раз тот сигнал, который мы хотим обнаружить с помощью DALI, хотя и в новом, почти неизведанном диапазоне параметров, который будет доступен впервые благодаря этому эксперименту», объясняет Хавьер Де Мигель, исследователь IAC и первый автор исследования.

Первые детекторы аксионов, сделанные в 80-х и 90-х годах, использовали резонансную полость, которая внутри супермагнита усиливала слабый микроволновый сигнал, предсказываемый аксионом, пытаясь довести его до диапазона мощности, обнаруживаемого научными инструментами. К сожалению, размер резонатора обратно пропорционален частоте сканирования, а для аксиона резонаторы были слишком малы, чтобы их можно было сделать для частот выше примерно 6 ГГц.

По этой причине новый эксперимент объединяет наиболее многообещающие методы сканирования на высоких частотах и ??включает их в практическую разработку, к которой также добавлены возможности детекторов астро-частиц для аксионной темной материи. Таким образом, DALI включает в себя мощный сверхпроводящий магнит, аксионный детектор с новым резонатором, позволяющий обнаруживать слабый сигнал, вызванный аксионами, и альтазимутальное крепление, позволяющее сканировать объекты и области в небе в поисках темной материи.

Таким образом, DALI может помочь в обнаружении аксиона - псевдоскалярной частицы, природа которой аналогична природе бозона Хиггса, открытого в 2012 году в ЦЕРНе, и многообещающего кандидата на темную материю. Темная материя является фундаментальной составляющей Вселенной, которая очень слабо взаимодействует с обычной материей, поэтому ее очень трудно обнаружить напрямую, но открытие которой позволило бы объяснить кривые вращения спиральных галактик и почему образование структур во Вселенной развивалось так же, как и до сих пор, среди прочих загадок.