Bár a galaxisok, csillagok és gázfelhők szabad szemmel is láthatók, ezek csupán az univerzum tömegének kis részét teszik ki. A fennmaradó rész láthatatlan és egyelőre kimutathatatlan. Ezen próbál változtatni egy ígéretes kísérlet, a MADMAX (Magnetized Disc and Mirror Axion eXperiment), amely két elméleti részecske, az axionok és a sötét fotonok keresésére összpontosít – számol be róla az Interesting Engineering.

„Ez a két hipotetikus részecske az egyik legesélyesebb jelölt arra, hogy miből állhat a sötét anyag”

– magyarázta Jacob Mathias Egge, a Hamburgi Egyetem PhD-hallgatója, a kutatás vezető szerzője.

A MADMAX egy újszerű módszert alkalmaz ezeknek a megfoghatatlan részecskéknek a kimutatására. A kísérlet központi eleme egy dielektromos haloszkóp – egy speciálisan rétegezett anyagból és egy tükörből álló detektor, amelyet arra terveztek, hogy felerősítse a sötét anyag által esetlegesen kibocsátott rendkívül gyenge elektromágneses jeleket. A jelenlegi prototípus három zafírkorongot használ, amelyeket kiváló szigetelő és nagyfrekvenciás tulajdonságaik miatt választottak ki, és amelyeket precízen egy tükör elé helyeztek.

A koncepció lényege, hogy ha valóban léteznek sötét fotonok, akkor bizonyos körülmények között képesek lehetnek átalakulni hagyományos fotonokká – különösen, ha olyan anyagokon haladnak át, amelyeknek megfelelőek az elektromágneses jellemzőik. A zafírkorongokat és a tükröt úgy hangolják, hogy elősegítsék ezt az átalakulást meghatározott frekvenciákon, hasonlóan ahhoz, ahogy egy rádiót beállítunk egy gyenge adás vételére.

A folyamat során keletkező fotonokat egy rendkívül érzékeny vevőegységhez csatlakoztatott kürtantenna rögzíti. „Mi jelenleg körülbelül 20 GHz-es frekvencián próbáljuk ezeket az apró jeleket érzékelni” – mondta Egge. Bár a prototípus egyelőre nem talált bizonyítékot sötét fotonokra, új szintre emelte a detektálási érzékenységet, és példátlan pontossággal zárta ki jelenlétüket ebben a frekvenciatartományban – közel három nagyságrenddel túlszárnyalva a korábbi kísérletek eredményeit.

A prototípus sikere megerősíti, hogy a MADMAX módszere működőképes. A jövőbeli fejlesztések – például a detektor lehűtése mindössze 4 Kelvinre (–269 °C) a hőzaj csökkentése érdekében – tovább növelhetik az érzékenységet. A következő generációs eszközök ráadásul erős mágneses térben is működnek majd, így nemcsak sötét fotonokat, hanem axionokat is képesek lesznek keresni.

(A cikkhez használt kép illusztráció, forrása: Pixabay/Terranaut)