Un grup de cercetători de la instituții de prestigiu, inclusiv King’s College London și Universitatea Harvard, a publicat o lucrare în revista Nature propunând un nou tip de detector pentru materia întunecată, care ar putea fi cel mai precis creat până acum. Materia întunecată este o formă de materie pe care oamenii de știință nu o pot observa direct, dar se estimează că constituie aproximativ 85% din masa totală a universului. Una dintre cele mai promițătoare teorii sugerează că axionii, particule extremely mici, ar putea fi componenta principală a acestei materii întunecate.
Axionii sunt considerați a fi particule care interacționează foarte slab cu materia normală și sunt responsabili pentru anumite efecte gravitaționale inexplicabile. Deși există speculații cu privire la frecvențele la care axionii ar putea oscila, acestea se estimează de la kilohertzi la terahertzi, fără a se ști exact unde se încadrează pe spectrul electromagnetic.
Cercetătorii au dezvoltat un detector pe care îl numesc „radio cosmic” care promite să dezvăluie frecvențele axionilor. Acesta, denumit axion quasiparticles (AQ), va emite cantități foarte mici de lumină atunci când reușește să capteze frecvența specifică asociată cu axionii. Se estimează că AQ va funcționa cel mai bine în intervalul de frecvență terahertz, considerat a fi o zonă promițătoare pentru găsirea axionilor.
Dr. David Marsh, unul dintre coautorii studiului, a declarat că noua tehnologie permite construirea unui detector de materie întunecată care funcționează similar cu un radio cosmic, care se reglează pe frecvențele din galaxie în căutarea axionilor. Acum că tehnologia este disponibilă, tot ce rămâne este să se realizeze o scară adecvată și să se aloce timpul necesar pentru operațiuni.
Cercetătorii estimează că, prin creșterea dimensiunii materialului AQ, care a fost realizat dintr-un material numit telurură de bismut-mangan (MnBi₂Te₄), un material cu proprietăți electronice și magnetice speciale, ar putea obține un detector funcțional în termen de cinci ani. Ulterior, ei estimează că vor avea nevoie de încă zece ani pentru a explora cu atenție spectrul de frecvențe înalte în căutarea axionilor.
Pentru a crea cuaziparticulele axionice, echipa a exfoliat materialul MnBi₂Te₄ până la câteva straturi atomice, deoarece acest material este extrem de sensibil la mediul înconjurător. Autorul principal al studiului, Jian-Xiang Qiu de la Harvard University, a explicat importanța acestui proces pentru a observa cum interacționează axionii cu alte entități cuantice.
Se consideră că acest moment este crucial în cercetarea materiei întunecate, având în vedere intensificarea studiilor despre axioni, asemănătoare cu cercetările despre bosonul Higgs înainte de descoperirea acestuia. Dr. Marsh a subliniat că teoreticienii au sugerat încă din 1983 că axionii se comportă ca o frecvență radio și că progresele recente sugerează că cercetătorii se apropie rapid de identificarea acestor particule.
În plus, alte studii au identificat diverse metode prin care ar putea fi detectată materia întunecată, inclusiv folosirea inteligenței artificiale sau a ceasurilor atomice și a laserelor. De asemenea, s-a sugerat că materia întunecată ar putea susține viața pe planete fără soare sau ar putea reprezenta o relicvă cosmică din dimensiuni suplimentare.
Această cercetare reprezintă un pas semnificativ în înțelegerea materiei întunecate și ar putea deschide noi orizonturi în astrofizică și fizica particulelor, contribuind astfel la elucidarea unor mistere fundamentale ale universului. Desigur, succesul acestui detector depinde de continuu avans tehnologic și colaborarea internațională în cercetare, dedicată unor întrebări de maxim interes pentru comunitatea științifică și nu numai.
În concluzie, noul detector propus de cercetători ar putea revoluționa modul în care studiul materiei întunecate este abordat, iar perspectivele de descoperire a axionilor în următorii ani sunt extrem de promițătoare. Acesta ar putea fi un pas esențial în dezvăluirea unei părți din misterul care învăluie componenta invizibilă a universului.
