В тёмной комнате на лазерном луче висит стеклянная бусина размером с пылинку. Под ней — два зеркала: алюминиевое и серебряное. Если где-то рядом проносятся аксионы — лёгкие частицы-невидимки, которые могли бы составить таинственную тёмную материю, — они обмениваются ими с атомами зеркал, и бусина чуть-чуть смещается. Этот сдвиг в тысячу раз тоньше человеческого волоса и есть главная улика.
Охотиться на аксионы напрямую почти невозможно: они проходят сквозь вещество, как свет сквозь стекло, не оставляя следа. Но когда два аксиона проскакивают между ядрами атомов, возникает едва уловимое притяжение — словно два человека в толпе одновременно толкнули друг друга плечами, не глядя. Авторы работы превратили это мимолётное касание в измеримый сигнал. Их датчик — та самая левитирующая бусина — колеблется между двумя оптическими резонаторами (световыми «ловушками»), и любое дополнительное усилие от аксионного обмена расщепляет пики проходящего света. Так камертон отзывается на второй, чуть расстроенный.
Установка помещается на лабораторном столе, но её чувствительность соперничает с гигантскими подземными детекторами. Сравнивая отклик бусины над алюминием и серебром, физики вычитают общий шум и выделяют чистый эффект от аксионов. Расчёты показывают: для симметричного взаимодействия с протонами и нейтронами метод способен улучшить существующие ограничения в сто раз в диапазоне масс от 0,1 до 1 электронвольта (эВ). Это как искать монетку не на ощупь в песке, а по её слабому магнитному полю — и находить там, где раньше не видели.
Бусина продолжает висеть в световой ловушке, а зеркала под ней ждут, когда невидимый ветер из аксионов шевельнёт её поверхность. Если сигнал появится, это будет означать, что тёмная материя наконец перестала прятаться.
Левитирующий шарик удерживается в вакууме только светом — его не касаются ни руки, ни провода, ни воздух. Это позволяет измерять силы в миллиардные доли веса самой пылинки.
В романе «Тьма под солнцем» Уильяма Гибсона тёмная материя оказывается средой обитания внеземного разума — аксионный детектор мог бы стать первым шагом к такому контакту.