Projekt BREAD. Kredit: BREAD Collaboration.

Fyzika v posledních letech ustrnula ve zvláštní křeči. Dva nejvýznamnější problémy – temná hmota a temná energie, které si vědci vymysleli, aby vysvětlili neočekávaná pozorování, stále naprosto vzdorují všem pokusům o vysvětlení. Ať už odborníci vymyslí cokoliv, stále nedokázali pohlédnout do nitra temnoty. Sympatické je, že to nevzdávají.

Stefan Knirck. Kredit: Fermilab.

Američtí fyzici University of Chicago a Fermi Accelerator Laboratory (Fermilab) nedávno spustili projekt se svižným akronymem BREAD (Broadband Reflector Experiment for Axion Detection), který představuje nový přístup v hledání částic temné hmoty. V tomto případě sázejí na to, že temnou hmotu tvoří nesmírně lehké částice, tedy v podstatě axiony nebo temné fotony. Používají k tomu speciální anténu (coaxial horn antenna), která má detekovat případné signály, spojené s projevy lehkých částic temné hmoty.

Logo. Kredit: Fermilab.

Temné fotony a axiony, pokud tedy existují, by měly být asi tak bilionkrát lehčí než protony. Jak už fyzici dobře vědí, jejich detekce dá zabrat. Projekt BREAD je teprve v počátcích, ale přinesl zajímavou novou technologii. Má už za sebou pilotní testy prototypu v malém měřítku, experiment GigaBREAD.

Jak říká vedoucí týmu BREAD Stefan Knirck z Fermilabu, lovci temné hmoty v minulosti strávili spoustu času honěním za částicemi temné hmoty, co by měly podobnou hmotnost jako proton, se zcela nulovým výsledkem. BREAD jde po lehkých kandidátech na temnou hmotu, i když se v poslední době ani mezi nimi nerýsuje žádný jasný favorit.

Knirck vysvětluje, že pokud temné fotony existují, mohly by se na kovové ploše přeměňovat na důvěrně známé fotony. Teď už také rozšířili experiment o lov axionů, což umožnuje magnetické pole, umístěné paralelně s kovovou plochou. Experiment momentálně běží v Argonne National Laboratory, kde využívá výkonný magnet s indukcí 4 tesla.

Tým BREAD získal první data ze zmíněného pilotního experimentu loni v létě (2023). Asi nepřekvapí, že nenašli nic. Určitým plusem bylo, že jejich experiment se ukázal být asi 10 000krát citlivější k předpokládaným signálům temných fotonů než předcházející metody pro detekci temných fotonů. V budoucnu chtějí podstatně rozsáhlejší experiment s ještě výkonnějším magnetem. Bude jim přát štěstí?

Video: Stefan Knirck (Fermilab) BREAD: Broadband Reflector Experiment for Axion Detection

Literatura

Phys.org 3. 5. 2024.

Physical Review Letters 132: 131004.