В подвале лаборатории гудит магнит на 8 тесла. Внутри него, как колокол в колокольне, висит полый медный цилиндр, настроенный на одну-единственную ноту. Если где-то рядом пролетит аксион, частица тёмной материи, цилиндр отзовётся слабым звоном. Беда в том, что обычная медь глушит этот звон: при высоких частотах ток течёт лишь по тонкой коже металла, и потери растут. Сверхпроводник звучал бы чище, но в сильном поле его пронзают вихри, и он теряет свои свойства.
Физики из группы CAPP нашли способ вырыть вокруг резонатора глубокий ров. Они взяли ленту из высокотемпературного сверхпроводника REBCO и механически отслоили её от жёсткой подложки, оставив на обратной стороне медный стабилизатор толщиной 20–100 микрометров. Этот медный слой стал не просто опорой, а проводящей основой. Щели между сегментами резонатора превратились в волноводы ниже частоты отсечки, и радиочастотное поле затухает в них, как волна в узком канале, не достигая резистивной подложки.
Чтобы проверить идею, изготовили два резонатора. Один с фиксированной частотой 5,40 ГГц — для рекордной добротности. Второй, перестраиваемый на 2,3 ГГц, встроили в действующий гелиоскоп CAPP-PACE. Первый достиг ненагруженной добротности 1,4×10⁷ в поле 8 Тл, что на два порядка выше медного аналога. Второй показал шумовую температуру системы 180 милликельвинов и пятикратное превосходство по добротности над медью.
Раньше высокодобротный резонатор в сильном поле был недостижим: медь ограничена аномальным скин-эффектом, а сверхпроводники разрушаются вихрями. Теперь глубокий ров из меди гасит утечки, и колокол звучит чисто даже в гуле магнита. Технология готова для экспериментов по поиску тёмной материи и может быть адаптирована для ускорительных резонаторов. В подвале лаборатории колокол продолжает слушать, и его звон становится всё различимее.
Добротность 1,4×10⁷ означает, что резонатор на 5,4 ГГц имеет ширину линии всего около 400 Гц, что в 13 миллионов раз меньше его резонансной частоты.
Поиск аксионов напоминает сюжет романа «Пикник на обочине» Стругацких: учёные ищут артефакты невидимого мира, которые могут изменить наше понимание Вселенной.