Lesley Henton, Texas A&M Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləriTexas A&M TRIGA reaktorunda aşağı enerjili neytrinləri axtarmaq üçün istifadə olunan MINER detektoru. Bu sapfir detektoru həm qaranlıq maddə axtarışları, həm də yeni fizikanın sübutlarını təmin etməklə yanaşı, həm də nüvə silahının yayılmamasına imkan verən reaktor neytrinlərini aşkar etmək üçün istifadə edilə bilər. Mənbə: Texas A&M Universiteti

Kainatı anlamağa gəldikdə, bildiklərimiz bütün mənzərənin yalnız kiçik bir hissəsidir.

Qaranlıq maddə və qaranlıq enerji kainatın təxminən 95%-ni təşkil edir və yalnız 5%-i “adi maddə” və ya görə bildiyimiz şeylər qalır. Texas A&M Universitetinin eksperimental hissəciklər fizikası üzrə mütəxəssisi Dr. Rupak Mahapatra, dünya miqyasında aparılan təcrübələrə güc verən və bu ən dərin sirri araşdırmaq üçün sərhədləri genişləndirən kriogen kvant sensorları ilə yüksək dərəcədə inkişaf etmiş yarımkeçirici detektorlar dizayn edir.

Mahapatra kainat haqqında anlayışımızı və ya onun olmamasını köhnə bir məsəl ilə müqayisə edir: “Bu, filin yalnız quyruğuna toxunaraq təsvir etməyə çalışmaq kimidir. Biz nəhəng və mürəkkəb bir şey hiss edirik, amma onun yalnız kiçik bir hissəsini qavrayırıq.”

O və həmmüəlliflər Applied Physics Letters jurnalında yer alıblar .

Qaranlıq maddə və qaranlıq enerji nədir?

Qaranlıq maddə və enerji belə adlandırılıb, çünki onların nədən ibarət olduğu məlum deyil. Qaranlıq maddə qalaktikalarda və qalaktika qruplarında kütlənin böyük hissəsini təşkil edir və onların quruluşunu ən böyük miqyasda formalaşdırır. Digər tərəfdən, qaranlıq enerji kainatın sürətlə genişlənməsini idarə edən qüvvəyə aiddir. Başqa sözlə, qaranlıq maddə əşyaları bir yerdə saxlayır, qaranlıq enerji isə onları bir-birindən ayırır.

Bolluqlarına baxmayaraq, nə işıq yayır, nə udur, nə də əks etdirir, bu da onları birbaşa müşahidə etməyi demək olar ki, mümkünsüz edir. Buna baxmayaraq, onların cazibə qüvvəsi qalaktikaları və kosmik strukturları formalaşdırır. Qaranlıq enerji hətta qaranlıq maddədən daha dominantdır: o, kainatın ümumi enerji tərkibinin təxminən 68%-ni, qaranlıq maddə isə təxminən 27%-ni təşkil edir.Eksperimental hissəciklər fizikası üzrə mütəxəssis Dr. Rupak Mahapatra əlində TESSERACT detektoru tutur. Texas A&M Universitetində istehsal olunan yüksək həssas cihazlar qaranlıq maddə axtarışını dərinləşdirir və kvant hesablamalarında potensial tətbiqlərə malikdir. Mənbə: Texas A&M Universiteti

Qasırğada pıçıltıların aşkarlanması

Texas A&M-də Mahapatranın qrupu o qədər həssas detektorlar qurur ki, onlar adi maddə ilə nadir hallarda qarşılıqlı təsir göstərən hissəciklərdən gələn siqnalları tuta bilsinlər və bu siqnallar qaranlıq maddənin təbiətini ortaya çıxara bilsin.

Mahapatra bildirib ki, “Çətinlik ondadır ki, qaranlıq maddə o qədər zəif qarşılıqlı təsir göstərir ki, ildə bir dəfə, hətta on ildə bir dəfə baş verə biləcək hadisələri görə bilən detektorlara ehtiyacımız var”.

Komanda, TESSERACT adlı detektordan istifadə edərək dünyada aparıcı qaranlıq maddə axtarışına töhfə verdi . “Söhbət innovasiyadan gedir”, – deyə o bildirib. “Əvvəllər səs-küy içində basdırılmış siqnalları gücləndirməyin yollarını tapırıq.”

Texas A&M, TESSERACT təcrübələri üzərində işləyən seçilmiş bir qrup təşkilatın bir hissəsidir.

Mümkün olanların həddini aşmaq

Mahapatranın işi, son 25 ildə SuperCDMS təcrübəsində iştirakı ilə dünyanın aparıcı axtarışları ilə aşkarlama limitlərini aşmağın uzun bir tarixinə əsaslanır. 2014-cü ildə Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş əlamətdar bir məqalədə o və əməkdaşları SuperCDMS təcrübəsində gərginlikli kalorimetrik ionlaşma aşkarlamasını təqdim etdilər ki, bu da tədqiqatçılara aparıcı qaranlıq maddə namizədi olan aşağı kütləli WIMP-ləri araşdırmağa imkan verən bir irəliləyiş idi. Bu texnika əvvəllər əlçatmaz olan hissəciklər üçün həssaslığı əhəmiyyətli dərəcədə artırdı.

Bu yaxınlarda, 2022-ci ildə Mahapatra tamamlayıcı aşkarlama strategiyalarını – birbaşa aşkarlama, dolayı aşkarlama və WIMP üçün toqquşma axtarışlarını araşdıran bir araşdırmanın həmmüəllifi oldu . Bu iş qaranlıq maddə tapmacasının həllinə qlobal, çoxşaxəli yanaşmanı vurğulayır.

Mahapatra qeyd edir ki, “Heç bir təcrübə bizə bütün cavabları verməyəcək. Tam mənzərəni bir yerə toplamaq üçün müxtəlif metodlar arasında sinerjiyə ehtiyacımız var.”

Qaranlıq maddəni anlamaq sadəcə akademik bir məşq deyil, təbiətin fundamental qanunlarını açmaq üçün açardır. Mahapatra dedi: “Əgər qaranlıq maddəni aşkarlaya bilsək, fizikada yeni bir fəsil açacağıq. Axtarış son dərəcə həssas sensor texnologiyalarına ehtiyac duyur və bu, bu gün təsəvvür edə bilməyəcəyimiz texnologiyalara gətirib çıxara bilər.”

Daha çox məlumat: CL Chang və digərləri, Toplu silikon daxilində atermal fonon partlayışlarının spontan generasiyası, həddindən artıq səs-küyə, aşağı enerjili fon hadisələrinə və ifratkeçirici sensorlarda kvazipartikül zəhərlənməsinə səbəb olur, Applied Physics Letters (2025). DOI: 10.1063/5.0281876 . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2505.16092

Jurnal məlumatları: arXiv , Tətbiqi Fizika Məktubları , Fiziki İcmal Məktubları   

Texas A&M Universiteti tərəfindən təmin edilir