Недавние исследования в области физики открывают новые перспективы для обнаружения темной материи, используя квантово-оптико-механические технологии. Под руководством доктора Криса Бейкера из Университета Квинсленда (Австралия) команда ученых предложила метод, который может позволить прямое обнаружение маломассивной темной материи через ее взаимодействие с сверхтекучим гелием. Этот подход стал возможен благодаря междисциплинарному сотрудничеству между физиками конденсированного состояния, квантовой оптики и физиками частиц.

Отсутствие положительных результатов в предыдущих экспериментах по поиску темной материи подтолкнуло исследователей к поиску частиц с еще меньшей массой. Как объясняет доктор Максим Горячев, традиционные инструменты не могут уловить слабые сигналы, возникающие при столкновениях с легкими частицами. В этом контексте предложенный детектор использует механический эффект «звона» в сверхтекучем гелии, где столкновения темной материи вызывают возбуждения, называемые фононами.

Лаборатория квантовой и темной материи, где работает Горячев, обладает опытом в использовании свойств квазичастиц для исследования систем с низкой энергией. Исследования, проведенные в рамках EQUS, продемонстрировали, как коллективные колебания, вызванные маломассивной темной материей, могут быть использованы для обнаружения редких событий рассеяния.

Важным аспектом работы является разработка оптомеханического прибора, названного ОДИН, который преобразует низкоэнергетические фононы в высокоэнергетические фотоны, что делает их обнаружение возможным. Этот прибор способен работать с диапазоном масс в кэВ, что значительно ниже, чем в существующих экспериментах.

Исследования также подчеркивают применение оптомеханики в новых областях, выходящих за рамки традиционных задач, таких как квантовые вычисления. Это позволит повысить наше представление о темной материи и может привести к значительным достижениям в физике в целом.