Темную материю предложили искать с помощью акустических резонаторов

Ученые из Делавэрского и Аризонского университетов вместе с коллегами из Хэверфордского колледжа представили идею поиска скалярной темной материи с помощью компактных акустических резонаторов. Теоретическое изложение идеи представлено в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

В течение многих лет физики-теоретики предсказывали существование частиц, которые не испускают, не отражают и не поглощают свет, из-за чего их нельзя обнаружить с помощью традиционных инструментов для изучения материи. Хотя многие исследователи пытались обнаружить темную материю, ее природа остается неизвестной. Некоторые исследователи, опираясь, в частности, на теорию струн, предполагают, что она может быть даже легче, чем нейтрино. Если бы такие сверхлегкие частицы существовали, их плотность была бы настолько велика, что их скопление можно было бы рассматривать как жидкость, которая пронизывает галактику и оказывает влияние на обычную материю.

В новом исследовании физики предложили метод поиска особого типа частиц, который заставляет изменяться размеры атомов. Он называется скалярной темной материей. Наблюдаемое колебание было бы небольшим для одного атома, но для объектов, состоящих из нескольких атомов, оно может быть существенным. А если наблюдать соединения, параметры собственных колебаний которых сходны с этим видом осцилляций, можно усилить получаемый сигнал и зафиксировать «след» такой темной материи.

«Ключевым элементом нашей работы является определение класса механических объектов, которые вибрируют на частоте такой скалярной темной материи и позволяют получить резонанс, — рассказал один из авторов исследования, сотрудник Аризонского университета Далзил Уилсон. — Мы предлагаем "слушать" звук от этих устройств в очень тихой криогенной среде, используя свет в качестве своеобразного микрофона».

В результате ученые предлагают использовать акустические компактные резонаторы из сверхтекучего гелия или монокристаллических материалов для поиска кандидатов на роль скалярной темной материи. Их теоретические предсказания предполагают, что такие резонаторы могли бы открыть доступ к измерениям множества параметров до сих пор недосягаемой темной материи. В своих будущих работах исследователи хотели бы использовать компактные резонаторы для поиска темных фотонов.

Авторы также работают и в другом направлении. Теперь они намерены создать эксперимент, который позволил бы найти сигнал от векторной темной материи, определяющей положение, а не размер атомов.