Просвечивание светом сквозь стены
Другой способ обнаружить аксионы темной материи — это метод «просвечивания светом сквозь стены», который является ровно тем же, о чем вы подумали. Как мы уже поняли, свет может превращаться в аксионы, а аксионы могут превращаться в свет. Поэтому если ученые захотят создать аксионы в лаборатории, они начнут со света.
Отправляя поляризованный свет через дипольный магнит, ученые могли бы преобразовать часть света в аксионы. Эти аксионы после этого могли бы проходить сквозь стену, как если бы ее не было, и появляться на другой стороне. Столкнувшись со вторым дипольным магнитом, аксионы превращались бы в фотоны снова, и это можно было бы зафиксировать. Справедливости ради, стоит отметить, что это точно не измерение ранее существовавших аксионов, поэтому едва ли это продемонстрирует аксионы темной материи в действии — только если мы убедимся, что эти аксионы соответствуют нужной массе в диапазоне. Тем не менее такой эксперимент будет мощным сам по себе.
Проблема в том, что этот процесс (превращения фотонов в аксионы) происходит крайне редко — так редко, что будет сложно отличить нужную вспышку света от окружающего шума. В результате этого, эта методика не будет достаточно чувствительной, чтобы выделить нужные аксионы из диапазона масс.
Некоторые эксперименты, которые строятся сейчас, пытаются решить эту проблему, добавляя так называемые оптические резонаторы Фабри-Перо по обе стороны стены. Они увеличивают число фотонов, преобразующихся в аксионы, и наоборот, что может породить мощный сигнал — достаточно мощный, чтобы отличить его от шума. В любом случае над этим еще работать и работать.
Поимка аксионов
Другой подход известен как радиочастотная техника. В ее основе лежит способность аксионов распадаться на свет. Аксионы, которые являются частью ореола темной материи Млечного Пути, постоянно должны проходить через Землю, то есть находятся в пределах досягаемости. Единственное, что необходимо, это правильный сачок. Как и другие кандидаты на темную материю, аксионы могут проходить через твердую материю, поэтому поймать даже один такой будет весьма трудно. Но в отличие от других кандидатов, аксионы могут взаимодействовать с магнитным полем. В таком случае аксионы можно стимулировать для распада на микроволновые фотоны. Эти-то фотоны и планируют обнаружить ученые.
Сачком, в данном случае, будет так называемая РЧ-полость, металлический цилиндр, выступающий в качестве резонатора, который сохраняет внутри электромагнитные волны, пойманные извне.
Этот подход взял за основу Axion Dark Matter eXperiment (ADMX). РЧ-полость в высоту четыре метра, операционная зона, в которой будут ловиться аксионы, в высоту метр. Полость окружена мощным магнитом. Основная проблема этого эксперимента, как и многих других в области астрономии, это уменьшение шума. Аксионы, входящие в ореол Млечного Пути, производят чрезвычайно слабые фотоны, которые сложно отличить от фонового шума.
Чтобы справиться с этой проблемой, устройство ADMX недавно было переоборудовано. Его транзисторные усилители заменили на сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства (SQUID). Они более эффективны в усилении сигнала микроволновых фотонов. ADMX, снабженный SQUID, достаточно чувствителен, чтобы обнаружить аксионы из гало Млечного Пути с высокой степенью достоверности. В течение следующих нескольких лет, этот эксперимент сможет окончательно исключить аксионы из раздела темной материи, либо подтвердить эту гипотезу.
Если аксионы действительно окажутся частью темной материи, это будет отличная новость: физики смогут обнаруживать и проводить эксперименты с темной материей, для космологии это заветная мечта. Но учитывая то, что до конца нет уверенности в том, что темная материя вообще взаимодействует — в противном случае ее вообще невозможно было бы наблюдать — обнаружение таких аксионов станет настоящим прорывом.
ПО СУЩЕСТВУ ЭТО АКСИОННАЯ ЗАПУТАННОСТЬ ЭПР-КРИСТАЛЛА И МЫ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕЙ ТЕМЫ И ПОЧТИ БОЛЕЕ 50-ти ЛЕТ ДОКАЗЫВАЕМ "БОЛЬШОЙ" НАУКЕ О СУЩЕСТВОВАНИИ ТОНКОЙ СРЕДЫ 10^-15метра
