Российские физики создают квантовый детектор для поиска темной материи в шуме

Большая команда ученых из Москвы, Нижнего Новгорода, Сарова и Санкт‑Петербурга представила проект «Космологический Аксионный Саровский Галоскоп» (CASH) для поиска аксионов — кандидатов в темную материю. Описание опубликовано в Physical Review D. Установка применит однофотонные детекторы на джозефсоновских переходах, что позволяет обойти стандартный квантовый предел чувствительности и выйти на рекорд в ранее не исследованной области масс.

Идея галоскопа: в сильном магнитном поле аксионы с небольшой вероятностью конвертируются в фотоны. Резонаторная полость усиливает сигнал на резонансной частоте, соответствующей массе аксиона. Ключевая инновация CASH — отказ от шумных микроволновых усилителей в пользу счета одиночных фотонов: джозефсоновский переход при поглощении одного фотона переключается из сверхпроводящего в резистивное состояние, что фиксируется напрямую. Темновые срабатывания у разработанных детекторов не превышают одного ложного события за 100 секунд.

По словам Дмитрия Горбунова (МФТИ), подход «не усиливать, а считать» дает качественный скачок чувствительности. Этап CASH‑I использует фиксированную медную полость и магнит 1,7 Тл. Примерно за 12 дней на одной частоте планируется превзойти текущие пределы в своем окне масс. На этапе CASH‑II — магнит до 10 Тл и перестройка резонатора, что позволит за год просканировать 38–54 мэВ с чувствительностью для проверки консервативных моделей. Система будет работать при 10–20 мК в рефрижераторе растворения с вибро‑ и ЭМ‑экранированием. Успех даст прямые свидетельства аксионов или, в случае ненахождения, жесткие ограничения на параметрическое пространство.

Обратите внимание: Грибники в России теперь позволяют себе покупать целые авто - все благодаря этому редкому грибочку