Como la materia oscura está compuesta por partículas que no absorben, emiten ni reflejan la luz, no se puede observar directamente con los métodos que se utilizan para observar la materia convencional. En los últimos años, los astrofísicos de todo el mundo han estado ideando métodos que podrían ayudar a detectar este tipo de materia escurridiza.
Investigadores del Instituto de Tecnología de California establecieron recientemente nuevas restricciones de detección directa en la materia oscura de fotones ocultos u oscuros, un candidato a materia oscura que, según la hipótesis, tiene una interacción débil con los fotones ordinarios (luz). Su artículo, publicado en Physical Review Letters, presenta un nuevo enfoque para buscar fotones ocultos.
«La sensibilidad de un experimento de materia oscura con fotones ocultos depende de la fuerza de la señal de materia oscura en comparación con la señal más pequeña que se puede detectar», dijo a Phys.org Nikita Klimovich, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. «Para las búsquedas de fotones ocultos, la amplitud de la señal de materia oscura se escala con el área del plato de metal utilizado, mientras que el nivel mínimo de señal detectable está determinado en gran medida por el nivel de ruido de los amplificadores utilizados para leer la antena».
El trabajo reciente de Klimovich y sus colegas se basa en búsquedas anteriores de materia oscura oculta, como el experimento SHUKET. El experimento SHUKET es un esfuerzo de investigación ambicioso destinado a detectar materia oscura ultraligera utilizando un telescopio electromagnético.
«Búsquedas anteriores que inspiraron este trabajo, como el experimento SHUKET, generalmente tenían como objetivo maximizar la intensidad de la señal al tener un plato muy grande mientras usaban los mejores amplificadores de bajo ruido disponibles comercialmente a los que tenían acceso», explicó Klimovich.
«Karthik Ramanathan se dio cuenta de que teníamos el potencial para adoptar el enfoque opuesto».
«Usando amplificadores cuánticos limitados que estaba desarrollando y realizando todo el experimento a temperaturas de miliKelvin, pudimos reducir significativamente los niveles mínimos de señal que pudimos detectar en comparación con otros experimentos que usan bajo ruido estándar (pero no ruido cuántico limitado) tecnología,»
Como la materia oscura está compuesta por partículas que no absorben, emiten ni reflejan la luz, no se puede observar directamente con los métodos que se utilizan para observar la materia convencional. En los últimos años, los astrofísicos de todo el mundo han estado ideando métodos que podrían ayudar a detectar este tipo de materia escurridiza.
Investigadores del Instituto de Tecnología de California establecieron recientemente nuevas restricciones de detección directa en la materia oscura de fotones ocultos u oscuros, un candidato a materia oscura que, según la hipótesis, tiene una interacción débil con los fotones ordinarios (luz). Su artículo, publicado en Physical Review Letters, presenta un nuevo enfoque para buscar fotones ocultos.
«La sensibilidad de un experimento de materia oscura con fotones ocultos depende de la fuerza de la señal de materia oscura en comparación con la señal más pequeña que se puede detectar», dijo a Phys.org Nikita Klimovich, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. «Para las búsquedas de fotones ocultos, la amplitud de la señal de materia oscura se escala con el área del plato de metal utilizado, mientras que el nivel mínimo de señal detectable está determinado en gran medida por el nivel de ruido de los amplificadores utilizados para leer la antena».
El trabajo reciente de Klimovich y sus colegas se basa en búsquedas anteriores de materia oscura oculta, como el experimento SHUKET. El experimento SHUKET es un esfuerzo de investigación ambicioso destinado a detectar materia oscura ultraligera utilizando un telescopio electromagnético.
«Búsquedas anteriores que inspiraron este trabajo, como el experimento SHUKET, generalmente tenían como objetivo maximizar la intensidad de la señal al tener un plato muy grande mientras usaban los mejores amplificadores de bajo ruido disponibles comercialmente a los que tenían acceso», explicó Klimovich.
«Karthik Ramanathan se dio cuenta de que teníamos el potencial para adoptar el enfoque opuesto».
«Usando amplificadores cuánticos limitados que estaba desarrollando y realizando todo el experimento a temperaturas de miliKelvin, pudimos reducir significativamente los niveles mínimos de señal que pudimos detectar en comparación con otros experimentos que usan bajo ruido estándar (pero no ruido cuántico limitado) tecnología,»
Usando su enfoque propuesto, los investigadores pudieron introducir nuevas restricciones estrictas en la detección directa de fotones ocultos. Si bien hasta ahora no detectaron este candidato a materia oscura, esperan que su enfoque se utilice para realizar más búsquedas y, en última instancia, contribuir a su detección.
«Además de los nuevos límites establecidos para la detección, hemos demostrado un enfoque muy accesible para los experimentos con fotones ocultos en el futuro», agregó Klimovich.
«Una búsqueda de materia oscura de tipo QUALIPHIDE sería un experimento barato y relativamente simple para la mayoría de los grupos de investigación que tienen acceso a amplificadores cuánticos limitados. Esperamos utilizar una metodología similar para buscar fotones ocultos a frecuencias más altas (donde el actual las restricciones sobre el acoplamiento de fotones ocultos son más débiles) y mejoran la configuración para permitir la detección de otros tipos de materia oscura como los axiones».
Con información de Physical Review Letters
