Trampa para lo invisible: cómo atrapar la materia oscura ⚡ экспресс
Se ha propuesto un detector híbrido para buscar materia oscura ultraligera (axiones o fotones oscuros) con masas del orden de milielectronvoltios. El sistema combina un haloscopio dieléctrico (convierte la materia oscura en fotones de terahercios), un conjunto de átomos de rubidio (eleva la frecuencia de la señal al rango óptico) y un nanodetector superconductor de fotones individuales. La banda estrecha y la direccionalidad de la conversión atómica actúan como un «filtro» que elimina el ruido térmico. La sensibilidad esperada alcanza el valor predicho para la cromodinámica cuántica, abriendo una ventana de terahercios en la astrofísica de partículas.
La materia oscura es una masa invisible que mantiene unidas las galaxias. Se desconoce su naturaleza, pero uno de los candidatos más probables es el axión, una partícula ultraligera que casi no interactúa con la materia. Para atraparlo, los físicos han creado una trampa híbrida.
La trampa consiste en un resonador transparente de capas. Al atravesarlo, hay una probabilidad ínfima de que el axión se convierta en un fotón de radiación de terahercios invisible. Las capas amplifican este instante muchas veces. Luego, átomos de rubidio, hinchados hasta tamaños gigantes (átomos de Rydberg), capturan este fotón y emiten un destello visible. Un nanohilo superconductor a la salida detecta incluso un solo cuanto. En 10 días de mediciones, el detector podrá tantear axiones al nivel predicho por la teoría cuántica de interacciones fuertes, los axiones QCD. Este sería el primer contacto directo con la materia oscura.
🎯 El nombre «axión» fue dado en honor a una marca de detergente en polvo: los físicos esperaban que la partícula «lavara» las inconsistencias de la teoría.