Feltételezik, hogy a minket körülvevő univerzumban az anyag túlnyomó többsége sötét anyag. Úgy gondolják, hogy csak körülbelül 15% látható és kézzelfogható anyag, a fennmaradó 85% pedig sötét anyag, amelyet soha nem határoztak meg. Az Egyesült Államok tudósai egy kísérleti sémát javasoltak, amely segíthet kísérleti úton kimutatni a sötét anyag létezését, amelyhez szupravezető qubitet kezdtek használni.
A Fermi Laboratórium és a Chicagói Egyetem fizikusai új kísérletet dolgoztak ki, amelynek során lehetőség nyílik a sötét anyag jelöltjeként két hipotetikus részecske – ezek a sötét fotonok és axionok – felkutatására. Az előbbiek keveredhetnek közönséges fotonokkal, de ugyanakkor tömeggel kell rendelkezniük, az utóbbiak pedig bizonyos körülmények között képesek két fotonra hasadni. Ezen jelöltek mindegyike ott is megjelenhet, ahol a közönséges fotonoknak nem kellene lenniük. A sötét foton spontán módon közönséges fotonná alakulhat, és egy axion, amikor kölcsönhatásba lép egy mágneses mezővel, két közönséges fotont bocsáthat ki.
A kutatók egy olyan eszközt fejlesztettek ki, amely blokkolja a közönséges fotonokat, és felerősít minden olyan fotont, amely a sötét anyaggal (sötét fotonokkal vagy axionokkal) való kölcsönhatás során keletkezhet. Az érzékelő áramkör tartalmaz egy 99,9999%-os tisztaságú alumíniumból készült szupravezető mikrohullámú rezonátort. A rezonátor belsejében egy szupravezető qubit formájú antenna található. Ő fogja észlelni a fotonokat a rezonátorban, ha hirtelen megjelennek ott.
A rezonátort és a qubitet az abszolút nullához nagyon-nagyon közeli hőmérsékletre hűtik -273,1 °C-ra (az abszolút nulla -273,15 °C-on van). A rendszer a részecske 50 μs élettartama alatt akár 500-szer is képes befogni egy fotont, ami szükséges ahhoz, hogy megbízhatóan igazolja megjelenését egy izolált rezonátorban.
A kutatók szerint ideális esetben -273,14°C-ra kellett volna csökkenteni a rezonátor és a qubit hőmérsékletét, akkor a háttérzaj és annak a qubitre gyakorolt hatása teljesen megszűnt volna, de ez ma technológiailag lehetetlen. Meg kell jegyezni, hogy a sötét anyag vadászási kísérletet még nem hajtották végre. Ez csak egy koncepció, amelyet a kutatók elmondtak a Physical Review Letters-nek.
Olvassa el még:
- A kvantumtechnológia felgyorsítja a sötét anyag keresését
- A németek szupravezető qubiteken alapuló kvantumszámítógépet fognak létrehozni