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La radio écoute pour détecter les particules d'axion de matière noire


Il y a quatre décennies, les chercheurs ont proposé une nouvelle particule de faible masse qui pourrait être essentielle pour répondre à nos questions sur la matière noire. Maintenant, les physiciens de l'Université de Washington pourraient avoir un nouvel outil pour trouver ces particules.

La recherche est venue dans le cadre de l'expérience Axion Dark Matter (ADMX). Le projet a rapporté la première fois pour atteindre la sensibilité nécessaire pour «entendre» les signes des axions de la matière noire. La percée s'est produite après 30 ans sur le projet et elle positionne le système ADMX pour écouter les axions de plus près que tout autre projet. Un nouvel appareil quantique s'ajoute au système ADMX et lui donne la «pièce manquante» dont il avait besoin.

«Si vous pensez à une radio AM, c'est exactement comme ça», a déclaré Gray Rybka, co-porte-parole de l'ADMX et professeur adjoint de physique à l'Université de Washington. «Nous avons construit une radio qui recherche une station de radio, mais nous ne connaissons pas sa fréquence. Nous tournons lentement le bouton tout en écoutant. Idéalement, nous entendrons une tonalité lorsque la fréquence est correcte. »

ADMX sert d'haloscope axion, qui est un grand récepteur radio à faible bruit. Les scientifiques accordent l'haloscope à différentes fréquences et écoutent les fréquences des signaux axiaux. Les axions n'interagissent pas souvent avec la matière. Cependant, avec l'aide d'un champ magnétique puissant et d'une boîte sombre et réfléchissante, ADMX peut entendre avec succès les photons créés chaque fois que les axions convertissent les ondes électromagnétiques à l'intérieur du détecteur, selon les chercheurs.

Cette méthode a été développée à l'origine par Pierre Sikivie de l'Université de Floride en 1983. Depuis la création de cette idée ADMX, des expériences et des analyses ont été effectuées par Fermilab, l'Université de Rochester et le Laboratoire national de Brookhaven du Département de l'énergie des États-Unis pour démontrer que l'espoir est utile. «radio» est.

«Les versions initiales de cette expérience, avec des amplificateurs à transistors, auraient pris des centaines d'années pour balayer la gamme la plus probable de masses axiales. Avec les nouveaux détecteurs supraconducteurs, nous pouvons rechercher la même portée sur des échelles de temps de seulement quelques années », a déclaré Gianpaolo Carosi, co-porte-parole d'ADMX et scientifique au Lawrence Livermore National Laboratory.

«Ce résultat plante un drapeau», a déclaré Leslie Rosenberg, professeur de physique à l'Université de Washington et scientifique en chef pour ADMX. «Cela dit au monde que nous avons la sensibilité et que nous avons une très bonne chance de trouver l'axion. Aucune nouvelle technologie n'est nécessaire. Nous n’avons plus besoin d’un miracle, nous avons juste besoin de temps. »

ADMX sera bientôt mis à contribution pour tester des millions de fréquences à un niveau de sensibilité élevé. Trouver des axions pourrait être l'une des plus grandes découvertes concernant la matière noire et, finalement, les mystères les plus anciens de notre univers. Cependant, il est possible qu'ADMX ne réussisse pas sa mission de recherche d'axions. Dans ce cas, les chercheurs sont prêts à créer des solutions nouvelles et innovantes pour trouver les réponses de la galaxie.

«Une découverte pourrait survenir à tout moment au cours des prochaines années», a déclaré le scientifique Aaron Chou du Laboratoire Fermi. "Le chemin a été long pour en arriver là, mais nous sommes sur le point de commencer la période la plus excitante dans cette recherche continue d'axions."


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