Тёмная материя не оставляет следа в обычных детекторах — она проходит сквозь них, как ветер сквозь марлю. Чтобы её заметить, нужны приборы, способные ощутить удар комара в бурю. Квантовые датчики с порогом в доли электронвольта (в тысячу раз меньше энергии видимого света) как раз такие. Они реагируют на крошечные толчки, когда частица тёмной материи задевает ядро или электрон в материале.
Авторы новой работы отказались от привычной опоры на Стандартную модель гало — усреднённое описание облака тёмной материи вокруг нашей Галактики. Вместо этого они строят мост между сигналом детектора и универсальной «функцией гало», которую можно извлечь из экспериментальных данных. Такой подход не диктует заранее, с какими скоростями летят частицы, а позволяет узнать это напрямую.
На смоделированных данных исследователи показали, что комбинация сигналов с двух типов сенсоров помогает восстановить истинное распределение скоростей тёмной материи. Это похоже на то, как по ряби на воде от невидимого пловца можно понять, куда и как быстро он движется. Квантовые сенсоры становятся не просто охотниками за частицами, а картографами невидимого океана, в который погружена наша Галактика.
Энергия в один электронвольт — это примерно та энергия, которую получает электрон, пролетев между контактами пальчиковой батарейки. А порог в десятые доли электронвольта сравним с тепловой энергией отдельной молекулы при комнатной температуре.