p Um dispositivo de detecção projetado e construído em Yale está estreitando a busca por matéria escura na forma de axions, uma partícula subatômica teorizada que pode constituir até 80% da matéria do universo. p Liderado pelo físico de Yale Steve Lamoreaux, uma equipe de cientistas anunciou os primeiros resultados do projeto, chamado Haloscope em Yale, sensível à matéria escura fria do Axion (HAYSTAC). Os resultados aparecem no jornal Cartas de revisão física .

p “A existência de matéria escura foi estabelecida com alto grau de confiança. No entanto, no momento, ninguém sabe o que é, e permanece entre as questões pendentes da ciência moderna, "disse Lamoreaux." Nosso trabalho está estabelecendo limites importantes em uma teoria importante da matéria escura. "

p Essa teoria centra-se no axion, uma partícula que foi proposta na década de 1980. Lamoreaux disse que o axião - que não tem carga, nenhuma rotação, e uma quantidade minúscula de massa - tem todas as propriedades necessárias para ser um candidato convincente à matéria escura. A densidade de matéria escura observada em nossa galáxia requer cerca de 10 trilhões de axions por centímetro cúbico; Contudo, suas interações diretas com a matéria comum são tão fracas que sua detecção requer técnicas experimentais extremamente sensíveis.

p Usando um novo instrumento construído no Wright Lab de Yale, Lamoreaux e seus colegas ampliaram os parâmetros possíveis para a detecção de axions. Seu estudo demonstra a sensibilidade do instrumento necessária para detectar axions que são 10 vezes mais pesados ​​do que os almejados por experimentos anteriores.

p Os detectores de axion usam campos magnéticos intensos para converter axions em fótons de microondas detectáveis ​​em uma frequência específica determinada pela massa de axion desconhecida. Experimentos anteriores procuraram por axions de baixa massa. Levar a pesquisa a massas maiores tem sido um desafio para os cientistas porque requer detectores de alta frequência que são fisicamente menores, e os sinais de conversão de axion em tais casos são mais fracos.

p "Nosso grande avanço foi tornar o detector mais frio e silencioso do que nunca, adaptando amplificadores desenvolvidos para pesquisas de computação quântica, cujo desempenho de ruído se aproxima dos limites fundamentais impostos pelas leis da mecânica quântica, "Lamoreaux disse." Com os primeiros dados do nosso detector, estabelecemos limites para as interações de axions de matéria escura e abrimos uma nova porção da faixa permitida de massa de axions para investigação experimental. "

p O primeiro autor do artigo é Ben Brubaker, um estudante de graduação no laboratório Lamoreaux em Yale. Outros co-autores de Yale são Ling Zhong, Yulia Gurevich, Sidney Cahn, e Kelly Backes. Outros co-autores são da Universidade da Califórnia-Berkeley, a Universidade do Colorado, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, e Lawrence Livermore National Laboratory.

p "O experimento de matéria escura do axion em Yale empurra as fronteiras da astrofísica de partículas, "disse Karsten Heeger, diretor do Laboratório Wright. "É um exemplo brilhante de um experimento baseado em universidade que usa instrumentação de ponta e aproveita a infraestrutura local para abordar uma das questões fundamentais sobre o universo e treinar a próxima geração de cientistas. Estamos entusiasmados com esse esforço líder mundial aqui no campus do Wright Lab. "