MADMAX-laitteen kaavio. Galaktisesta tummasta aineesta tulevat mustat fotonit (pisteviivat) voisivat muuttua mikroaaltophotoiksi (aaltoviivat). Dielektristen levyjen pino vahvistaa tätä muuntamisprosessia. Kaareva peili fokusoituu mikroaaltophotoihin, jotka siirretään kartiomaiselle antennille, joka välittää ne vastaanottimeen.
Krediitti: Olivier Rossel
MADMAX-kokeessa käytetään monimutkaista laitetta näiden hiukkasten havaitsemiseksi. Äskettäin julkaistu tutkimus Physical Review Letters -lehdessä esittelee ensimmäiset tulokset prototyypistä. Pääasiallinen tavoite on vahvistaa havaitsemislaitteen tehokkuus mustan aineen etsinnässä.
Mustat fotonit nähdään massallisina versioina tavallisista fotoneista. Niiden muuntaminen havaittaviksi fotoneiksi on MADMAX-kokeen ydin. Laite käyttää dielektrisiä levyjä tämän ilmiön vahvistamiseksi.
Toisin kuin aiemmat laitteet, MADMAX-prototyyppi mahdollistaa korkeampien taajuuksien tutkimisen. Tämä tekninen edistys avaa uusia näkymiä mustan aineen tutkimuksessa. Prototyypin herkkyys ylittää jo aikaisempien kokeiden herkkyyden. Tutkijat aikovat parantaa laitetta vähentämällä lämpömelua ja suurentamalla resonanssikammion kokoa.
Seuraavat vaiheet sisältävät voimakkaan magneettikentän käytön. Tämä kokoonpano mahdollistaa aksionien ja mustien fotonien samanaikaisen etsimisen. MADMAX voisi näin ollen tarjota ratkaisevia vastauksia mustan aineen luonteeseen. Tutkijat suunnittelevat myös koko laitteen jäähdyttämistä 4 K:seen. Tämä toimenpide vähentää merkittävästi lämpömelua, mikä lisää havaitsemismahdollisuuksia. Tiimi työskentelee parannusten parissa laajentaakseen tutkittavien massojen aluetta.
MADMAX-koe edustaa innovatiivista lähestymistapaa mustan aineen etsinnässä. Sen tulokset voisivat rajoittaa mahdollisia aksionien ja mustien fotonien massoja. Tämä tutkimus avaa uusia polkuja ymmärtää näkymätöntä universumia.
Mitkä ovat mustat fotonit?
Mustat fotonit ovat hypoteettisia hiukkasia, joita ehdotetaan mustan aineen kandidaateiksi. Ne olisivat samankaltaisia kuin tavalliset fotonit, mutta niillä olisi massa. Tämä ominaisuus tekisi niistä näkymättömiä perinteisille havaitsemislaitteille.
Niiden olemassaolo voisi selittää joitakin universumissa havaittuja anomalioita. Toisin kuin normaalit fotonit, ne eivät vuorovaikuttaisi tavallisen aineen kanssa samalla tavalla. Tämä tekee niiden havaitsemisesta äärimmäisen vaikeaa.
Kokeet kuten MADMAX pyrkivät muuntamaan mustat fotonit havaittaviksi fotoneiksi. Tämä prosessi perustuu erityisiin olosuhteisiin, kuten voimakkaan sähkömagneettikentän läsnäoloon. Tämän muuntamisen onnistuminen olisi merkittävä edistysaskel.
Mustien fotonien havaitseminen voisi mullistaa ymmärryksemme mustasta aineesta. Se tarjoaisi vihjeitä näkymättömän universumin koostumuksesta. Tutkimukset jatkuvat niiden olemassaolon vahvistamiseksi tai kumoamiseksi.