Модернизация эксперимента 300-летней давности поможет в поисках темной материи
Для поиска новых экзотических частиц, а том числе тех, из которых состоит темная материя, физики предложили модернизировать эксперимент 300-летней давности.
В 1773 году британский ученый Генри Кавендиш поставил простой опыт, чтобы прояснить природу электромагнетизма. Он измерял электрический потенциал на поверхности двух вложенных друг в друга металлических сфер — и так определял взаимное влияние заряженных частиц внутри этой системы.
Похожий, но, конечно, усовершенствованный эксперимент можно провести для поиска темной материи, считают авторы нового исследования. Своими выкладками они поделились в статье, принятой к печати в Physical Review Letters.
Темной материи во Вселенной намного больше, чем обычной, но никто не знает, из чего она состоит. Существует множество теоретических предположений на этот счет, и для их проверки проводятся эксперименты — от столкновений на ускорителях до сложнейших подземных детекторов.
Один из кандидатов в частицы темной материи — гипотетические миллизаряженные частицы. Вложенные сферы Кавендиша для их детекции подходят идеально: на внешнюю подается напряжение и измеряется разность потенциалов с внутренней. Должна быть — заряд-то у них есть, хоть и микроскопический.
Модернизация эксперимента по сравнению с его версией 300-летней давности состоит в установке вокруг шаров еще одной сферы с напряжением около миллиона вольт. Она должна сыграть роль накопителя, который, как пылесос, вытянет все обычные заряженные частицы и соберет в установке только миллизаряженные, объясняет физик-теоретик Харикришнан Рамани из Делавэрского университета, соавтор работы.
Такой эксперимент обойдется менее чем в миллион долларов — что в тысячи раз дешевле других методов поиска; кроме того, по расчетам, он намного чувствительнее.
Оценки в расчетах весьма консервативны, реальная чувствительность эксперимента может оказаться в 100–10 000 раз выше, чем у прежних методов, допускает физик-теоретик Кевин Келли из Техасского университета A&M.
«Этот метод может оказаться лучше того, чем сейчас занимаюсь я и мои коллеги», — признает профессор Кристофер Хилл из Университета штата Огайо, который ищет миллизаряженные частицы на Большом адроном коллайдере.
По словам Хилла, он рассматривает возможность реализации чего-то подобного силами своей команды: «Это был бы большой шаг в понимании того, из чего состоит большая часть Вселенной и как она устроена».
А авторы тем временем изыскивают финансирование. По словам Рамани, если все получится, через два-три года миллизаряженные частицы можно будет не только обнаружить. «Можно будет хранить такие частицы и даже дарить их людям», — обещает он.
