Добавить новость
smi24.net
News in English
Апрель
2024

Dark matter: our new experiment aims to turn the ghostly substance into actual light

0
Galaxy cluster, left, with ring of dark matter visible, right. NASA

A ghost is haunting our universe. This has been known in astronomy and cosmology for decades. Observations suggest that about 85% of all the matter in the universe is mysterious and invisible. These two qualities are reflected in its name: dark matter.

Several experiments have aimed to unveil what it’s made of, but despite decades of searching, scientists have come up short. Now our new experiment, under construction at Yale University in the US, is offering a new tactic.

Dark matter has been around the universe since the beginning of time, pulling stars and galaxies together. Invisible and subtle, it doesn’t seem to interact with light or any other kind of matter. In fact, it has to be something completely new.

The standard model of particle physics is incomplete, and this is a problem. We have to look for new fundamental particles. Surprisingly, the same flaws of the standard model give precious hints on where they may hide.

The trouble with the neutron

Let’s take the neutron, for instance. It makes up the atomic nucleus along with the proton. Despite being neutral overall, the theory states that it it made up of three charged constituent particles called quarks. Because of this, we would expect some parts of the neutron to be charged positively and others negatively –this would mean it was having what physicist call an electric dipole moment.

Yet, many attempts to measure it have come with the same outcome: it is too small to be detected. Another ghost. And we are not talking about instrumental inadequacies, but a parameter that has to be smaller than one part in ten billion. It is so tiny that people wonder if it could be zero altogether.

In physics, however, the mathematical zero is always a strong statement. In the late 70s, particle physicistsnRoberto Peccei and Helen Quinn (and later, Frank Wilczek and Steven Weinberg) tried to accommodate theory and evidence.

They suggested that, maybe, the parameter is not zero. Rather it is a dynamical quantity that slowly lost its charge, evolving to zero, after the Big Bang. Theoretical calculations show that, if such an event happened, it must have left behind a multitude of light, sneaky particles.

These were dubbed “axions” after a detergent brand because they could “clear up” the neutron problem. And even more. If axions were created in the early universe, they have been hanging around since then. Most importantly, their properties check all the boxes expected for dark matter. For these reasons, axions have become one of the favourite candidate particles for dark matter.

Axions would only interact with other particles weakly. However, this means they would still interact a bit. The invisible axions could even transform into ordinary particles, including – ironically – photons, the very essence of light. This may happen in particular circumstances, like in the presence of a magnetic field. This is a godsend for experimental physicists.

Experimental design

Many experiments are trying to evoke the axion-ghost in the controlled environment of a lab. Some aim to convert light into axions, for instance, and then axions back into light on the other side of a wall.

At present, the most sensitive approach targets the halo of dark matter permeating the galaxy (and consequently, Earth) with a device called a haloscope. It is a conductive cavity immersed in a strong magnetic field; the former captures the dark matter surrounding us (assuming it is axions), while the latter induces the conversion into light. The result is an electromagnetic signal appearing inside the cavity, oscillating with a characteristic frequency depending on the axion mass.

The system works like a receiving radio. It needs to be properly adjusted to intercept the frequency we are interested in. Practically, the dimensions of the cavity are changed to accommodate different characteristic frequencies. If the frequencies of the axion and the cavity do not match, it is just like tuning a radio on the wrong channel.

The powerful magnet is moved to the lab at Yale. Yale University, CC BY-SA

Unfortunately, the channel we are looking for cannot be predicted in advance. We have no choice but to scan all the potential frequencies. It is like picking a radio station in a sea of white noise – a needle in a haystack – with an old radio that needs to be bigger or smaller every time we turn the frequency knob.

Yet, those are not the only challenges. Cosmology points to tens of gigahertz as the latest, promising frontier for axion search. As higher frequencies require smaller cavities, exploring that region would require cavities too small to capture a meaningful amount of signal.

New experiments are trying to find alternative paths. Our Axion Longitudinal Plasma Haloscope (Alpha) experiment uses a new concept of cavity based on metamaterials.

Metamaterials are composite materials with global properties that differ from their constituents – they are more than the sum of their parts. A cavity filled with conductive rods gets a characteristic frequency as if it were one million times smaller, while barely changing its volume. That is exactly what we need. Plus, the rods provide a built-in, easy-adjustable tuning system.

We are currently building the setup, which will be ready to take data in a few years. The technology is promising. Its development is the result of the collaboration among solid-state physicists, electrical engineers, particle physicists and even mathematicians.

Despite being so elusive, axions are fuelling progress that no ghost will ever take away.

Andrea Gallo Rosso is a member of the ALPHA collaboration. He receives funding from the Swedish Research Council.








Paul Oakenfold возвращается в Россию: легенда электронной музыки даст концерты в Москве и Петербурге спустя 7 лет

Компания КИТ МЕД представляет революционный аппарат SONOQUEEN — первую в мире анатомическую HIFU-технологию для anti-age терапии в России

Рэпер Баста открыл свой ресторан в Marins Park Hotel Екатеринбург

Дети играют, родители отдыхают


Brit Who Fought Usyk Calls For Daniel Dubois To ‘Leave The Sport’ After Staying Down In Rematch

Las 'Guerreras del Agua' se dan un baño de bronce en el Mundial de Singapur

La UFC anuncia un mes de octubre mayúsculo

Adil Rami carga contra Lamine: "No puedo ni verlo, que le den..."


Снижены цены на самый дорогой кроссовер Chery в России

Возбуждено первое в России уголовное дело о дропперстве

Первый маршрут теплохода-ресторана открылся из Петербурга в Кронштадт

В лобовом столкновении кроссовера и грузовика погибли два человека


Краткая биографическая справка о центральных персонажах Mafia: The Old Country

Brütal Legend is free in honor of Ozzy Osbourne, but only for 666 minutes

The dairy industry would like Gen Z to drink more milk, so they made a Fortnite diner tycoon game

Microsoft warns of 'active attacks' on its government and business server tech, with one cybersecurity expert claiming that they should 'assume that you have been compromised'



Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве

В Москве завершился сбор с руководителями финансово-экономических подразделений Центрального округа Росгвардии

«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве


Автоэксперт Олег Мосеев: автопарк России на 71,3% состоит из машин старше 10 лет

ДельтаЛизинг продолжает раскрывать секреты успеха российских предпринимателей

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве

В Ростовской области обломки БПЛА привели к задержке 10 пассажирских поездов


Адвокат Грачева заявила, что Седокову хотят привлечь к уголовной ответственности

Бастрыкин поделился информацией о регистрации уклонистов от военной службы.

Ветеринары напомнили жителям Подмосковья о необходимости вакцинации питомцев

Девушка Рая отреагировала на использование ее лица во время выступления Элджея


Болбой раздавил спасенного теннисисткой Cаккари жука на турнире WTA-500 в США

Сидоренко из России одержал победу и стал чемпионом по настольному теннису на Универсиаде.

Винус Уильямс: Если Серена вернется, она даст вам знать

Мирра Андреева из России удерживает пятую позицию в рейтинге WTA.


Увοлeн Γуcмaн, οпοɜοpивший Ροccию. Дaдут инοaгeнтa или пοвыcят?

Гарбузов: виртуальный лифт КМЗ станет экспонатом выставки «Та самая Москва»

Солнечная погода и до 29 градусов тепла ожидаются в Москве 25 июля

Пенсионерам с 26 июля поступит на счет разовая выплата с четырьмя нулями


Музыкальные новости

Аранжировка Песен. Аранжировка Музыки. Создание Аранжировок.

Полина Гагарина открыла официальную часть VK Fest в Москве

Владимир Высоцкий в виде цифрового аватара «выступит» в Москве

Питчинг Релиза. Отправить релиз на Питчинг.


«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России

В Москве завершился сбор с руководителями финансово-экономических подразделений Центрального округа Росгвардии

В Третьяковке на Кадашевской набережной открылся концертный зал

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве


Бастрыкин поставил на контроль дело об избиении мужчиной ребенка в Подмосковье

Губернатор Архангельской области доложил Путину о поддержке новых территорий.

Михаил Ефремов разъехался с женой на фоне новостей о разводе

В Смоленской области пройдёт IT-фестиваль «Мой Бизнес. Табтабус 2025»


Поезда не будут ходить на участке Сокольнической линии метро с 26 по 28 июля

Несколько автомобилей столкнулись на внешней стороне 92-го км МКАД

Водитель Audi сбил трех пешеходов, переходивших дорогу на западе Москвы

На МКАД в Москве произошло массовое ДТП, движение затруднено


Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.

В сентябре Путину будет представлена обновленная программа строительства кораблей для ВМФ.

У Путина есть роскошный подарок для Китая: США схватились за голову, узнав о нем

"Ультиматум Трампа: потенциальные последствия для Путина"


Депздрав Москвы: новый штамм коронавируса "стратус" фиксируют в Москве с мая

Депздрав Москвы оценил ситуацию с распространением нового штамма коронавируса

Обнаружен новый штамм коронавируса: он очень заразный и забирает голос

Депздрав: новый штамм коронавируса «стратус» фиксируют в Москве с мая



Компания КИТ МЕД представляет революционный аппарат SONOQUEEN — первую в мире анатомическую HIFU-технологию для anti-age терапии в России

Новый штамм коронавируса "стратус" фиксируют в Москве с мая

Пластический хирург Софья Абдулаева: подтяжка груди нитями - эффективно ли это

Фитнес-марафоны на паузе: суд продлил домашний арест блогеру Лерчек


Британский журналист: Зеленский - мелкий жулик и крыса, которому «недолго осталось» в этом мире


Пять земельных участков для размещения НКО доступны на городских торгах

"Монсон о спортсменах, которые меняют гражданство в сложный период для России"

«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России

Две трети россиян считают, что спортсмены зарабатывают слишком много


Лукашенко с иронией отнесся к санкциям, запрещающим ему въезд в Эстонию

Лукашенко посоветовал не злить его и не допускать падежа в животноводстве

Лукашенко заявил, что в Белоруссии «на всякий случай» готовятся к войне

Лукашенко поделился мнением о самой идеальной профессии.


Собянин: Около 10 тыс. москвичей начали переселение по реновации этим летом

Сергей Собянин поздравил москвича — победителя международной олимпиады по физике

Собянин поддержал проведение конкурса «Лучший книжный магазин Москвы»

Мэр Москвы: Улучшим транспортную доступность Южного и Северного Бутова


Детеныш краснокнижной боливийской обезьяны появился на свет в Московском зоопарке

6 лет вместе. В Москве пройдет выставка, посвященная пандам Жуи и Диндин

Исследование выявило снижение инвестиций в экологически чистую энергетику США.

В центре внимания: CorpSoft24 вошел в рейтинг крупнейших ИТ-компаний России


Ученый Толстых объяснил, что московские ливни вызваны мощным атлантическим циклоном

Увοлeн Γуcмaн, οпοɜοpивший Ροccию. Дaдут инοaгeнтa или пοвыcят?

Гарбузов: виртуальный лифт КМЗ станет экспонатом выставки «Та самая Москва»

ВДНХ приглашает волонтёров для помощи посетителям выставки


Настольный термотрансферный принтер штрих-кодов iDPRT iE4P

Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

В Нарьян-Маре из-за холодов возобновили подачу отопления в дома

Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.


В Симферополе на базе «Клинического госпиталя для ветеранов войн» функционирует гериатрический центр для пожилых людей с возрастными нарушениями

"Россия дала мне возможность быть счастливым": Джефф Монсон в Крыму

Прогноз погоды в Крыму на 25 июля

Россияне выбирают Крым для отдыха с детьми – названы города-лидеры


Игровые терминалы в ТЦ: союз ради будущего

Пенсионерам с 26 июля поступит на счет разовая выплата с четырьмя нулями

Автоэксперт Олег Мосеев: автопарк России на 71,3% состоит из машин старше 10 лет

В Ярославской области регистрировалось три групповых очага кори














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *