Рентгеновский лазер LCLS-II в Калифорнии бьёт короткими мощными вспышками — как стробоскоп на дискотеке. Между вспышками остаются тёмные паузы длиной в 26,9 наносекунды (миллиардных доли секунды). Именно в этих паузах физики хотят ловить тёмную материю — загадочное вещество, которое не светится, но притягивает обычную материю своей гравитацией.
Идея такая: в паузу между вспышками лазера посылать один-единственный электрон в тонкую пластинку. Если тёмная материя существует в виде лёгких частиц, то иногда электрон может столкнуться с ней и передать ей часть своей энергии. Тогда после пластинки детектор увидит, что электрон потерял энергию, хотя ничего видимого не родилось. Такая «пропажа» и будет сигналом тёмной материи.
Но есть помеха: даже в паузах между вспышками в ускорителе могут лететь случайные электроны — так называемый тёмный ток. Он создаёт фон, который может испортить измерение. Учёные собрали прототип детектора из сцинтилляторов — пластинок, которые вспыхивают светом при пролёте частицы. Его поставили на пути пучка и посчитали, сколько случайных электронов прилетает в паузах. Оказалось, что их очень мало — в миллионы раз меньше, чем нужно для полезного сигнала. Это хорошая новость: пустые промежутки лазера действительно чистые, и в них можно будет искать тёмную материю.
Так что паузы между вспышками лазера — это не пустое время, а тихий коридор, где можно расслышать шёпот тёмной материи. Если эксперимент удастся, мы впервые поймаем частицу, из которой состоит большая часть вещества Вселенной.
Расстояние между сгустками электронов в LCLS-II — 26,9 наносекунды. За это время свет успевает пролететь всего 8 метров, а вот электрон в ускорителе — меньше сантиметра.