Охота на тёмные фотоны с зеркальным телескопом ⚡ экспресс
Представлены первые результаты эксперимента Dandelion по направленному поиску тёмной материи в виде тёмных фотонов с массой около 1 мэВ. Сферическое зеркало преобразует тёмные фотоны в стандартные миллиметровые фотоны, регистрируемые массивом из 221 кинетического индукционного детектора (KID) в камере KISS-NIKA, охлаждённой до 150 мК и работающей на 150–350 ГГц. Анализ 1480 минут данных с учётом модуляции из-за вращения Земли выявил основной источник помех — флуктуации теплового фона и рассеянного света. Для их подавления построены шаблоны на основе метода главных компонент (PCA) по измерениям детекторов вне ожидаемой траектории поля зрения тёмных фотонов. Сигнал не обнаружен, что позволило установить новые верхние пределы на кинетическое смешивание χ для диапазона масс 0,6–1,4 мэВ. Это первые ограничения на тёмные фотоны как кандидата в тёмную материю, полученные с помощью матрицы KID в миллиметровом диапазоне.
Вселенную удерживает невидимый каркас из тёмной материи. Возможно, её часть — тёмные фотоны, призрачные копии света, проходящие сквозь вещество. Эксперимент Dandelion превратил сферическое зеркало в сверхчуткое ухо: оно собирает тёмные фотоны и переводит их на язык радиоволн. 221 детектор, охлаждённый почти до абсолютного нуля, слушал этот шёпот 1480 минут.
Проблема в том, что шёпот заглушается грохотом — тепловым шумом комнаты и электроники. Физики применили спектральный анализ как шумоподавление: записали фон с датчиков, которые не смотрят на цель, и вычли его из основных данных.
Тишина осталась абсолютной. Но она не бесполезна: эксперимент впервые с помощью квантовых детекторов фотометрии установил самый жёсткий предел на способность тёмных фотонов превращаться в обычный свет в диапазоне масс 0.6–1.4 meV.
🎯 Тёмный фотон с массой 1 meV в полмиллиона раз легче электрона — самой лёгкой частицы с ненулевой массой.