Natuurkundigen ontwikkelen een donkere-materiedetector

Lancaster University leidt een project van £ 500.000 om een ​​nieuw type detector te ontwikkelen voor het zoeken naar donkere materie.

Bij de foto: Doctoraat student Saba Khan met de ultra lage temperatuur koelkast die in het onderzoek is gebruikt. Foto: Lancaster University.

Het project getiteld "ParaPara: een kwantumparametrische versterker met behulp van kwantumpara-elektriciteit" wordt geleid door Edward Laird, Yuri Pashkin en Ian Bailey van Lancaster in samenwerking met University College London.

Dr. Laird zei: “Donkere materie is de onontdekte materie in sterrenstelsels, die nooit rechtstreeks is gedetecteerd, maar waarvan we weten dat ze bestaat omdat we kunnen zien hoe het een zwaartekracht uitoefent.

“Een leidende hypothese is dat donkere materie bestaat uit een onontdekt deeltje dat het axion wordt genoemd. In deze hypothese zijn enorme aantallen axionen gevormd kort na de oerknal, verzameld in sterrenstelsels en gaan nu door onze laboratoria (en door ons) met een snelheid van vele biljoenen deeltjes per seconde.”

Als onderdeel van het National Quantum Technologies-programma maakt Lancaster al deel uit van het Quantum Sensors for the Hidden Sector (QSHS)-experiment dat in aanbouw is om naar deze axions te zoeken - 'verborgen' deeltjes met een lage massa, die kunnen helpen het mysterie van donkere materie op te lossen .

Het ParaPara-team zal nieuwe soorten ultrageluidsarme kwantumelektronica ontwikkelen om de zoektocht naar deze tot nu toe onopgemerkte deeltjes te ondersteunen.

Door gebruik te maken van het 'quantum para-elektrisch effect', hoopt het ParaPara-team versterkers te ontwikkelen die kunnen werken in de hoge magnetische velden die in een breed scala aan toepassingen worden aangetroffen.

Deze versterkers kunnen niet alleen worden gebruikt voor het zoeken naar donkere materie, maar ook voor toepassingen in kwantumcomputers en microscopie.

Het Quantum Technologies for Fundamental Physics-programma wordt geleverd door de Science and Technology Facilities Council (STFC) en de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) als onderdeel van het Strategic Priorities Fund van de UKRI.

De subsidies stimuleren ontdekkingen met een hoog risico en zijn bedoeld om aan te tonen hoe kwantumtechnologie lang bestaande vragen in de fundamentele fysica kan oplossen.

Professor Grahame Blair, uitvoerend directeur van STFC, Programma's, zei: "Dit nieuwe cohort van projecten moet bijdragen aan ons begrip van het universum met behulp van geavanceerde kwantumtechnologie zoals kwantumcomputing, beeldvorming, detectie en simulaties.

"De nieuwe subsidies blijven de Britse onderzoeksgemeenschap ondersteunen bij het verkennen van de diversiteit van kwantumtechnologietoepassingen voor fundamentele wetenschap - van neutrino-massastudies tot zoektochten naar schendingen van fundamentele symmetrieën van de natuur."

Vertaler: Jan Vyvey
Bron: Lancaster University