Мы можем использовать обычный сахар для поиска темной материи

Ученые придумали новый способ поиска темной материи, используя гигантские кристаллы сахарозы, или столового сахара, – хотя пока они обнаружили лишь горько-сладкий привкус отсутствия результатов.

Мы считаем, что темная материя существует на основе странное гравитационное притяжение похоже, оно действует на галактики, но, несмотря на десятилетия поисков возможных частиц темной материи, ученые ничего не нашли. Многие из этих поисков были направлены на поиск слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMP), которые долгое время считались одними из наиболее многообещающих кандидатов на роль темной материи. Но даже самые деликатные поисковые запросы пришел с пустыми руками.

Большинство детекторов WIMP ищут вспышки света, которые может произвести пролетающая частица темной материи при взаимодействии с обычной материей, но при этом предполагается, что частицы достаточно велики, примерно в 2–10 000 раз больше массы протона. Это то, что наиболее четко объясняет галактические эффекты темной материи, но также возможно, что вимпы легче, хотя это и хуже соответствует гипотезе.

Сейчас, Федерика Петрикка из Института физики Макса Планка в Мюнхене, Германия, и ее коллеги искали эти более легкие вимпы, используя детектор, сделанный из кристаллов сахара, охлажденных до экстремальных температур.

Очень легкие вимпы, очевидно, должны взаимодействовать с очень легкими атомами, такими как водород, но использовать чистый водород в качестве детектора сложно из-за его низкой плотности, что снижает вероятность взаимодействия. Однако сахароза содержит 22 атома водорода в каждой молекуле, что имеет гораздо более высокую плотность, чем чистый водород.

Петрикка и ее команда сначала в течение недели выращивали кристаллы сахарозы из концентрированного раствора сахара, а затем снизили температуру кристаллов до семи тысячных градуса выше абсолютного нуля. Затем они наблюдали за возможными взаимодействиями темной материи, отслеживая крошечное увеличение тепла с помощью сверхчувствительного термометра и вспышек света с помощью датчика фотонов.

Исследователи провели свой эксперимент в течение 19 часов и, хотя кристаллы сахара действительно светились на уровнях, соответствующих более крупным частицам, они не зарегистрировали более слабых сигналов, которые могли бы быть произведены вимпом.

По словам ученых, кристаллы сахара были созданы для поиска возможных взаимодействий темной материи с поразительной чувствительностью. Карлос Бланко в Университете штата Пенсильвания, и они могли бы позволить исследователям увидеть чрезвычайно малую отдачу от легких вимпов. Однако неясно, сможет ли эксперимент эффективно исключить другие возможные источники освещения кристаллов, такие как радиоактивный углерод-14, который обычно содержится во многих сахарах.

ЦЕРН и Монблан, темная и замороженная материя: Швейцария и Франция

Приготовьтесь к тому, что вас поразит ЦЕРН, европейский центр физики элементарных частиц, где исследователи управляют знаменитым Большим адронным коллайдером, расположенным недалеко от очаровательного швейцарского города Женевы на берегу озера.