Физики из США установили новый предел на сечение рассеяния частиц темной материи в диапазоне энергий от 10 мегаэлектронвольт до 10 гигаэлектронвольт. Для этого они проанализировали данные измерения мощности одиночных квазичастичных устройств. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
По современным представлениям обычная материя, которая состоит из известных нам элементарных частиц, составляет лишь около пяти процентов всей массы-энергии Вселенной. Остальное приходится на темную энергию и темную материю. Последней должно быть примерно в пять раз больше обычной материи, чтобы обеспечить наблюдаемые астрономические явления: аномально высокие скорости вращения внешних областей галактик и гравитационное линзирование. Из чего состоит темная материя, на сегодняшний день неизвестно. Наиболее вероятной считается модель холодной темной материи, состоящей из массивных слабовзаимодействующих частиц. Однако до сих пор темную материю в экспериментах зарегистрировать не удалось, поэтому ученые разрабатывают новые методики ее поиска, а также предлагают другие теории ее состава.
Физики Анирбан Дас (Anirban Das), Ной куринский (Noah Kurinsky) и Ребекка Лин (Rebecca K. Leane) из Национальной лаборатории SLAC и Стенфордского Университета установили новый предел на параметры темной материи в области малых масс. Ученые проанализировали данные измерений влияния туннелирования частиц на декогеренцию трансмонного сверхпроводящего кубита из алюминия, а также сверхпроводящего квантового резонатора. В обоих случаях физики сравнивали зарегистрированный поток мощности в этих устройствах с ожидаемым потоком квазичастиц, гипотетически индуцированным частицами темной материи.
В результате ученые установили пределы на величину сечения взаимодействия частиц темной материи из галактического гало в области от 10 мегаэлектронвольт до 10 гигаэлектронвольт. Кроме того, физикам удалось ограничить параметры термализованной темной материи.
Ученые отмечают, что полученные пределы в большей области параметров перекрываются с результатами других экспериментов, однако чувствительность такого типа детекторов может быть улучшена, если удастся уменьшить внешний фон.