Квантовая интерференция: новый метод поиска темной материи планковского масштаба?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Темная материя — одна из самых больших загадок современной науки. Мы знаем, что она составляет большую часть массы Вселенной, но при этом она неуловима для наших приборов. Ее присутствие можно зафиксировать только по гравитационному воздействию на видимую материю. Что же это за таинственная субстанция, из чего она состоит и как ее можно «увидеть»?

В поисках ответов на эти вопросы ученые обращаются к самым передовым областям физики, таким как квантовая механика и квантовая гравитация. Недавно группа исследователей из Франции и Австрии предложила новый, революционный подход к поиску темной материи, основанный на использовании квантовой интерференции.

Интерференция, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Планковские частицы: неуловимые кандидаты на роль темной материи

Согласно одной из гипотез, темная материя может состоять из частиц планковского масштаба — объектов с невероятно малым размером и огромной массой, сопоставимой с массой человеческого волоса. Эти частицы, согласно теории петлевой квантовой гравитации, могут образовываться в результате коллапса черных дыр.

Уникальность планковских частиц заключается в том, что они взаимодействуют с обычной материей исключительно через гравитацию. Это делает их идеальными кандидатами на роль темной материи, ведь, как мы знаем, темная материя не участвует в электромагнитных и других известных нам взаимодействиях.

Квантовая интерференция: ключ к обнаружению невидимого

Но как же обнаружить частицы, которые практически не взаимодействуют с окружающим миром? Исследователи предлагают использовать явление квантовой интерференции — способность квантовых объектов находиться одновременно в нескольких состояниях.

Представьте себе электрон, который находится в суперпозиции — он одновременно расположен в двух разных точках пространства. Если рядом с ним пролетит планковская частица, то ее гравитационное поле будет воздействовать на электрон в каждой из этих точек по-разному. Это приведет к изменению фазы волновой функции электрона, что можно зафиксировать экспериментально.

Джозефсоновские переходы: инструмент для усиления сигнала

Конечно, гравитационное воздействие одной планковской частицы на один электрон будет ничтожно мало. Чтобы усилить сигнал, ученые предлагают использовать джозефсоновские переходы — устройства, состоящие из двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем изолятора.

В джозефсоновском переходе электроны находятся в коллективном квантовом состоянии — они ведут себя как единое целое, описываемое одной волновой функцией. Прохождение планковской частицы через переход приведет к изменению фазы этой коллективной волновой функции, что проявится в изменении тока, протекающего через переход.

Квантовая интерференция, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Перспективы и вызовы

Предложенный метод — это смелый шаг в неизведанную область физики. Его реализация потребует создания высокочувствительных детекторов, способных регистрировать ничтожно малые изменения тока в джозефсоновских переходах.

Однако потенциальная награда за успех огромна. Обнаружение планковских частиц не только раскроет тайну темной материи, но и подтвердит фундаментальные идеи квантовой гравитации, открыв перед нами новые горизонты познания Вселенной.

Исследования в этой области только начинаются. Ученые полны энтузиазма и надеются, что в ближайшем будущем им удастся «увидеть» темную материю, используя мощь квантовой физики. Это будет настоящий прорыв, который перевернет наше представление о мире и откроет новую эру в исследовании космоса.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

5 причин, почему стоит предпочесть портативный игровой ПК игровому ноутбуку

При выборе игрового устройства многие геймеры разрываются между портативными игровыми ПК и традиционными игровыми ноутбуками. Вот «пять убедительных причин» сделать выбор в пользу портативного...

Зачем автопроизводители ставят крышки на двигатель в подкапотном пространстве

Многие автолюбители старой школы помнят те времена, когда большинство незначительных поломок их железных коней, вполне было по-силам устранить собственными руками (главное, чтобы они росли из...

Квантовая интерференция: новый метод поиска темной материи планковского масштаба?

Темная материя — одна из самых больших загадок современной науки. Мы знаем, что она составляет большую часть массы Вселенной, но при этом она неуловима для наших приборов. Ее присутствие...

Эффект Мпембы в квантовом мире: когда горячее остывает быстрее чем холодное?

В мире квантовой механики, где частицы ведут себя порой непредсказуемо, существует любопытный феномен, известный как эффект Мпембы. Его суть заключается в том, что при определенных условиях...

Роль субдукции в деформации континентов: исследования показывают, как разрушается старейшая кора Земли

Кратоны, древнейшие и наиболее стабильные ядра континентов, характеризуются мощными литосферными корнями, уходящими глубоко в мантию Земли. Эта особенность долгое время позволяла считать их...

Почему дед и бабка плакали, когда разбилось яйцо «Курочки Рябы», хотя сами пытались его разбить?

Сказка «Курочка Ряба» — одна из самых известных и простых русских народных сказок. В ней всего несколько персонажей: дед, бабка, курочка и мышка. Казалось бы, сюжет предельно ясен:...