Prvi rezultati eksperimenta sa birefringentnom šupljinom u cilju potrage za aksionima

Foto: Pixabay/gadini

Iako nalazi nisu doveli do opservacije signala povezanih sa ovim hipotetičkim česticama tamne materije, ustanovili su novu tehniku potrage za aksionima putem podesivog optičkog rezonatora.

Očekuje se da bilo koja primetna interakcija između aksiona i standarne materije bude vrlo slaba. Shvatili smo da je problem potrage za nekim slabim signalom veoma sličan problemu detektovanja gravitacionih talasa, što je još jedna vrsta vrlo slabog signala detektovanog tek nedavno, kažu istraživači.

Preporučujemo

Stoga bi laseri i optički instrumenti za detekciju gravitacionih talasa mogli biti prilagođeni u svrhu potrage za aksionima.

„Svetlost ima dve polarizacije – horizontalnu i vertikalnu. Aksioni, ako postoje, trebalo bi da pretvaraju jednu polarizaciju u drugu. U laboratoriji koristimo laser za generisanje vertikalno polarizovane svetlosti i tragamo za naznakama da su aksioni konvertovali deo te svetlosti u horizontalnu polarizaciju“, kažu istraživači.

Detektor u eksperimentu je napravljen od četiri ogledala koja formiraju optičku šupljinu (strukturu koja hvata svetlost). Ova struktura skladišti i recirkuliše svetlosne zrake iz lasera hiljadama puta, što bi pojačalo slabe aksionske signale.

U prvim fazama eksperimenta, detektor je tragao za aksionima sa masama oko 50 neV (oko 10-40 grama). Ova nova vrsta strukture se može podesiti u cilju proširenja opsega mogućih masa aksiona za kojima se može tragati. Podešavanje se izvodi promenom uglova četiri ogledala. Pošto niko ne zna kolika je masa aksiona, potrebno je pretraživati širok opseg mogućih masa.

Prvi rezultati eksperimenta postavljaju ograničenja u pogledu uparivanje čestica sličnih aksionima i fotona. Iako aksioni zasad nisu detektovani, mogu podstaći dalja istraživanja u cilju detekcije tih hipotetičkih čestica tamne materije pomoću optičkih rezonatora.

Sledeći korak bi bila konstrukcija većeg, osetljivijeg eksperimenta, koji bi koristio više laserske svetlosti, tako da više fotona bude u interakciji sa aksionima i da se produži trajanje te interakcije. Automatizacija mehanizma podešavanja i bolji dizajni prevlaka za ogledala su takođe bitni za skeniranje čitavog opsega masa.

(Telegraf Nauka/Phys.org)