Een nieuw artikel in The European Physical Journal Plus introduceert een nieuwe methode voor het zoeken naar een type donkere materie dat bekend staat als axions; een aangepaste versie van deze techniek kan nuttige "echte" toepassingen hebben.

Men denkt nu dat het grootste deel van het universum uit donkere materie bestaat - mysterieuze stoffen die, omdat ze geen interactie hebben met licht of enige andere vorm van elektromagnetische straling, bijna onmogelijk te detecteren zijn. Natuurkundigen zijn er al tientallen jaren naar op zoek, met behulp van verschillende technieken; Nicolò Crescini, nu van het Institut Néel, Grenoble, Frankrijk, ontwikkelde een nieuwe methode om te zoeken naar één type donkere materie, axions, toen hij werkte in de Laboratori Nazionali di Legnaro, Padova, Italië.

Axions zijn hypothetische deeltjes die in de jaren zeventig werden geïntroduceerd om een ​​gat in het standaardmodel van de deeltjesfysica te dichten, namelijk het sterke CP-probleem. "Het bestuderen van axions is een goede manier om twee vliegen in één klap, de axion, - donkere materie en het sterke CP-probleem - te vangen", zegt Crescini.

De methoden die worden gebruikt om naar axionen te zoeken, verschillen van de typische deeltjesfysica-experimenten waarbij snel bewegende deeltjes in versnellers botsen. In plaats daarvan zoeken deze experimenten naar zwakke elektromagnetische anomalieën die kunnen worden gedetecteerd bij extreem lage energie en wijzen op axionen die koppelen aan andere fundamentele deeltjes.

"De meeste van deze experimenten zoeken naar axionen die worden gekoppeld aan fotonen", voegt Crescini toe. "Deze benadering zoekt naar koppeling met elektronen, wat uitdagender is, maar rijkere resultaten kan opleveren." Het omvat het plaatsen van een monster van magnetisch materiaal in een zeer goed gecontroleerde omgeving dicht bij het absolute nulpunt van temperatuur en het controleren op de abnormale variaties in magnetisatie die op axion-activiteit kunnen duiden. Het systeem is een soort magnetometer die bekend staat als een haloscoop naar de halo van de donkere materie van de Melkweg,

Dit experiment, QUAX genaamd (afkorting van "Quaerere Axions", waar "quaerere" Latijn is voor "zoeken"), is nog niet gevoelig genoeg om axions te kunnen detecteren. "Het moet worden opgeschaald en er moeten meer gevoelige sensoren worden gebruikt", zegt Crescini. "Toch heeft dit onderzoek ook praktische toepassingen:we hebben een aangepaste versie gepatenteerd die als commerciële magnetometer kan worden gebruikt." + Verder verkennen

Kandidaat voor donkere materie kan draderige effecten vertonen in het laboratorium