Eksperimen ROTI melacak foton gelap ke tingkat baru – Dunia Fisika

Detektor baru yang dirancang untuk mencari apa yang disebut foton “gelap” telah memberikan batasan yang belum pernah terjadi sebelumnya di mana jenis materi gelap ini dapat ditemukan. Detektor tersebut menggunakan antena parabola koaksial untuk menjebak dan menyalurkan foton, dan pengembangnya yang berbasis di AS mengatakan bahwa detektor tersebut dapat dengan mudah ditingkatkan dan dibuat lebih sensitif di masa depan.

Teori fisika saat ini menunjukkan bahwa materi gelap membentuk sekitar 85% massa alam semesta. Bentuk materi ini mungkin berperan penting dalam pembentukan galaksi berkat tarikan gravitasinya, namun kita belum dapat mendeteksinya secara langsung. Memang benar, para ilmuwan tidak yakin seperti apa bentuk materi gelap, atau bahkan di mana tepatnya mencarinya. Pendekatan utamanya melibatkan penggunaan detektor yang mencari partikel dengan rentang massa (atau frekuensi) tertentu dengan harapan meskipun mereka tidak melihat apa pun, setidaknya kita akan belajar lebih banyak tentang apa yang bukan materi gelap.

Mencari kelompok massa yang lebih luas

Peneliti yang dipimpin oleh David Miller dari University of Chicago dan Andrew Sonnenschein dari Laboratorium Akselerator Nasional Fermi (Fermilab) kini telah mengajukan pendekatan yang sedikit berbeda yang melibatkan detektor yang mencari massa yang lebih luas, meskipun dengan presisi yang sedikit lebih rendah. Dikenal sebagai Eksperimen Reflektor Pita Lebar untuk Deteksi Aksi (ROTI), percobaan ini mencari materi gelap dalam bentuk partikel yang disebut sumbu dan foton gelap. Partikel-partikel ini sangat ringan dan dapat diubah menjadi foton tampak dalam kondisi tertentu. Misalnya, ketika menabrak dinding logam, foton yang terlihat dipancarkan dengan arah tegak lurus terhadap dinding.

ROTI terdiri dari tabung logam silinder yang menjebak dan menyalurkan foton gelap, dan bagian luar tabung silinder ini berhubungan dengan dinding, jelas anggota tim Stefan Knirck, seorang fisikawan di Fermilab. “Foton difokuskan pada titik kecil di belakangnya sehingga Anda dapat menempatkan detektor cahaya atau antena untuk mencari sinyal,” jelasnya. “Dalam BREAD, kombinasi reflektor bagian dalam berbentuk tetesan air mata dan silinder luar menjaga pemfokusan.”

Sensitivitas sangat tinggi pada rentang frekuensi yang dipilih

Tim menggambarkan hasil percobaan dalam bentuknya yang sekarang sebagai “sangat menjanjikan”, mencatat bahwa percobaan tersebut menunjukkan sensitivitas yang sangat tinggi pada frekuensi 10.7 hingga 12.5 GHz. Dalam rentang ini, detektor melampaui batasan yang ada sebanyak ~100 kali, sehingga menempatkan ikatan paling ketat pada foton gelap pada frekuensi ini.

Tim UChicago/Fermilab kini mengembangkan teknologi agar lebih sensitif dan terukur. “Saat ini, eksperimen tersebut hanya sensitif terhadap model materi gelap yang dibuat-buat,” kata Knirck, “tetapi, pada akhirnya, metode ini mungkin memungkinkan kita mengeksplorasi model aksial lainnya.”

Untuk membuat detektor peka terhadap materi gelap versi aksionik lainnya, Knirck mencatat bahwa ia dan rekan-rekannya perlu menambahkan medan magnet yang sejajar dengan dinding. Mereka berencana melakukan hal ini dengan menempatkan instrumen dalam magnet solenoid medan tinggi (multi-Tesla) berskala meter, dan saat ini mereka sedang melakukan uji coba menggunakan magnet 4T di Laboratorium Nasional Argonne.

“Kami juga membangun lebih banyak prototipe yang menggabungkan konsep tersebut dengan berbagai teknologi kuantum mutakhir agar peka terhadap partikel cahaya tunggal pada fokusnya,” kata Knirck. Dunia Fisika. “Di Fermilab kami berharap dapat segera menerima magnet yang lebih kuat yang akan membuat eksperimen kami jauh lebih sensitif. Tujuan jangka panjangnya adalah program eksperimental skala besar dengan pengaturan skala 10 meter di dalam magnet besar.”

Penelitian ini dipublikasikan di Physical Review Letters.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/bread-experiment-tracks-dark-photons-to-new-levels/