Науковці Університету Гамбурга представили революційну установку MADMAX для пошуку темної матерії

Темна матерія — одна з найзагадковіших субстанцій у Всесвіті. Вона не випромінює світло, не взаємодіє з електромагнітним полем і не піддається прямому спостереженню. Проте саме вона, за оцінками вчених, складає переважну частину маси Всесвіту. Вчені десятиліттями намагаються виявити її сліди, але безрезультатно. Проте нові результати експерименту MADMAX свідчать, що наука наблизилась до прориву.

MADMAX (MAgnetized Disc and Mirror Axion eXperiment) — це експериментальна установка, створена для пошуку темної матерії у вигляді аксіонів і темних фотонів — двох гіпотетичних частинок, які можуть складати цю загадкову субстанцію. Останнє дослідження, проведене на базі Гамбурзького університету, засвідчило, що навіть при відсутності сигналу, команда змогла встановити нові, набагато точніші межі для параметрів існування темних фотонів.

Серцем MADMAX є спеціальний детектор — діелектричний гелоскоп, що використовує диски з сапфіру та дзеркала для посилення потенційного сигналу. Унікальність підходу полягає в здатності «налаштувати» систему на специфічну частоту, подібно до радіо, щоб уловити найслабші мікрохвильові фотони, які могли б з’явитися внаслідок перетворення темного фотона в звичайний.

Прототип MADMAX включає три сапфірові диски, розміщені перед дзеркалом, що утворює резонансну камеру. Отримані фотони потрапляють до рупорної антени, де надчутливий приймач фіксує потенційний сигнал. У цьому випадку йшлося про частоту близько 20 ГГц. Попри те, що сигналу виявлено не було, дослідники змогли досягти рекордної точності у своїх вимірюваннях.

Особливе значення цього результату полягає в тому, що він підтверджує дієвість концепції MADMAX. У наступних версіях експерименту передбачено охолодження системи до температури лише 4 Кельвіни (-269°C), що значно зменшить теплові шуми та підвищить чутливість. Окрім того, майбутні експерименти включатимуть застосування сильних магнітних полів, що дозволить одночасно шукати і аксіони.

Таким чином, MADMAX прокладає шлях до потенційного відкриття темної матерії — однієї з останніх невирішених загадок фундаментальної фізики. Хоча відповідь досі не отримано, кожен експеримент дедалі більше наближає людство до розуміння структури Всесвіту.