Caza de fotones oscuros con un telescopio de espejo ⚡ экспресс
Se presentan los primeros resultados del experimento Dandelion para la búsqueda dirigida de materia oscura en forma de fotones oscuros con masa alrededor de 1 meV. Un espejo esférico convierte los fotones oscuros en fotones milimétricos estándar, detectados por un conjunto de 221 detectores de inductancia cinética (KID) en la cámara KISS-NIKA, enfriada a 150 mK y que opera a 150–350 GHz. El análisis de 1480 minutos de datos, teniendo en cuenta la modulación por la rotación de la Tierra, reveló que la principal fuente de ruido son las fluctuaciones del fondo térmico y la luz dispersa. Para suprimirlas, se construyeron plantillas basadas en el análisis de componentes principales (PCA) a partir de las mediciones de detectores fuera de la trayectoria esperada del campo de visión de los fotones oscuros. No se detectó señal, lo que permitió establecer nuevos límites superiores para la mezcla cinética χ en el rango de masas de 0,6–1,4 meV. Estas son las primeras restricciones a los fotones oscuros como candidatos a materia oscura obtenidas mediante una matriz KID en el rango milimétrico.
El universo se mantiene unido por un armazón invisible de materia oscura. Tal vez una parte de ella sean fotones oscuros, copias fantasmales de la luz que atraviesan la materia. El experimento Dandelion convirtió un espejo esférico en un oído supersensible: recoge los fotones oscuros y los traduce al lenguaje de las ondas de radio. 221 detectores, enfriados casi hasta el cero absoluto, escucharon ese susurro durante 1480 minutos.
El problema es que el susurro queda ahogado por el estruendo: el ruido térmico de la sala y la electrónica. Los físicos aplicaron análisis espectral como supresión de ruido: grabaron el fondo con sensores que no apuntan al objetivo y lo restaron de los datos principales.
El silencio fue absoluto. Pero no fue inútil: por primera vez con detectores cuánticos de fotometría, el experimento estableció el límite más estricto sobre la capacidad de los fotones oscuros de transformarse en luz común en el rango de masas de 0.6–1.4 meV.
🎯 Un fotón oscuro con masa de 1 meV es medio millón de veces más ligero que el electrón, la partícula más ligera con masa no nula.