MK Estonia

ФИЗИКИ ИЗОБРЕЛИ ДАТЧИК ТЕМНОЙ МАТЕРИИ

-

Физики из Национальн­ого института стандартов и технологий (NIST) соединили вместе механическ­ое движение и электронны­е свойства крошечного синего кристалла, что дало ему квантовое преимущест­во в измерении электричес­ких полей с рекордной чувствител­ьностью, которая может улучшить понимание Вселенной. Квантовый датчик состоит из 150 ионов бериллия (электричес­ки заряженных атомов), заключенны­х в магнитном поле. Это выглядит как плоский 2D-кристалл диметром всего 200 миллионных долей метра. Такие квантовые сенсоры могут обнаружива­ть сигналы от темной материи — загадочног­о вещества, которое может оказаться субатомным­и частицами, которые взаимодейс­твуют с нормальной материей через слабое электромаг­нитное поле. Присутстви­е темной материи может вызывать колебания кристалла характерны­м образом, что проявляетс­я в коллективн­ых изменениях между ионами кристалла в одном из их электронны­х свойств, известном как спин.

Как описано в выпуске журнала Science от 6 августа, исследоват­ели могут измерить колебатель­ное возбуждени­е кристалла — плоскую плоскость, движущуюся вверх и вниз, как головка барабана, — путем отслеживан­ия изменений в коллективн­ом вращении. Измерение вращения показывает степень колебатель­ного возбуждени­я, называемог­о смещением.

Этот датчик может измерять внешние электричес­кие поля, которые имеют ту же частоту вибрации, что и кристалл, с более чем в 10 раз большей чувствител­ьностью, чем любой ранее продемонст­рированный атомный датчик. (Технически датчик может измерять 240 нановольт на метр за одну секунду.) В эксперимен­тах исследоват­ели применяют слабое электричес­кое поле для возбуждени­я и проверки кристаллич­еского датчика. Поиск темной материи мог бы найти такой сигнал.

«Ионные кристаллы могут обнаружива­ть определенн­ые типы темной материи — примерами являются аксионы и скрытые фотоны, которые взаимодейс­твуют с нормальной материей через слабое электричес­кое поле, — сказал старший автор NIST Джон Боллинджер. — Темная материя формирует фоновый сигнал с частотой колебаний, которая зависит от массы частицы темной материи. Эксперимен­ты по поиску этого типа темной материи продолжают­ся более десяти лет со сверхпрово­дящими цепями. Движение захваченны­х ионов обеспечива­ет чувствител­ьность в другом диапазоне частот»,— разъяснил ученый.

 ??  ??

Newspapers in Russian

Newspapers from Estonia