Представьте, что вы слушаете радиоприёмник в глухой ночи, надеясь уловить шёпот далёкой станции. Вместо этого — только шипение эфира. Примерно так физики вслушивались в сигнал от тёмных фотонов: 36 часов тишины, но эта тишина оказалась ценнее иного шума.
Тёмные фотоны — это гипотетические частицы, которые, как считается, могут составлять тёмную материю. В отличие от обычных фотонов, у них есть крошечная масса, и они крайне неохотно взаимодействуют с веществом. Однако теоретически они способны очень слабо смешиваться с обычным светом. Чтобы поймать такое смешивание, строят специальные детекторы — галоскопы. Прототип DALI в Институте астрофизики Канарских островов — это не привычная закрытая металлическая коробка, а открытый резонатор: стопка из 20 пластин оксида циркония, похожая на этажерку, помещённая в медное зеркало. Такая конструкция сохраняет большой объём даже на высоких частотах.
Установка сканировала диапазон частот около 6,9 ГГц, что соответствует массе тёмного фотона примерно 28,5 микроэлектронвольт (это в миллиарды раз легче электрона). За 36 часов эффективного наблюдения не появилось ни одной узкой линии, которая выдала бы превращение тёмного фотона в обычный. Чувствительность достигла значения χ ≲ 6,8×10⁻¹⁴. Если перевести это в бытовой масштаб, то на каждый триллион обычных фотонов приходился бы максимум один тёмный — как искать одну особую песчинку на пляже длиной в сотни километров.
Раньше в этом диапазоне масс не было достаточно чувствительных лабораторных измерений, и никто не знал, насколько сильно тёмные фотоны могут смешиваться с обычным светом. Теперь установлен самый жёсткий предел. Это не значит, что тёмных фотонов нет: они могут быть слабее, чем способен заметить нынешний прототип. Но для полномасштабного DALI, который будет иметь в сто раз большую площадь, это отличная новость: концепция работает, и есть куда расти.
Практических применений за пределами фундаментальной физики у этого результата пока не видно. Но как и в ночном прослушивании, сам факт того, что мы научились различать тишину, приближает нас к моменту, когда шёпот наконец будет услышан.
Чувствительность χ ≲ 6,8×10⁻¹⁴ означает, что если бы тёмный фотон и обычный фотон смешивались с такой силой, то на каждый триллион обычных фотонов приходился бы примерно один тёмный. Это как искать одну особую песчинку на пляже длиной в сотни километров.
Идея скрытых фотонов, которые пронизывают нашу Вселенную и лишь изредка проявляют себя, перекликается с концепцией «тёмного сектора» из научной фантастики, например, в романе «Тёмный лес» Лю Цысиня, где невидимые частицы играют ключевую роль в сюжете.