Лаборатория для охоты на темную материю: завершено строительство лазерного комплекса MAGIS-100
В США завершено создание лазерной лаборатории для крупнейшего в мире вертикального атомного интерферометра, который займется поисками загадочной темной материи. Ученые Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми (Фермилаб) Министерства энергетики США объявили об окончании строительства специализированного лазерного комплекса. Этот объект является ключевой частью эксперимента MAGIS-100 (Matter-wave Atomic Gradiometer Interferometric Sensor), который начнет работу в 2028 году и станет самым большим вертикальным атомным интерферометром в мире.
Эксперимент будет проводиться в шахте глубиной 100 метров, ранее использовавшейся для доступа к подземным исследованиям. Его цель — исследование неизученной области массы, которая может быть связана с темной материей. Эта форма материи, которая никогда не наблюдалась напрямую, составляет около 85% вещества во Вселенной, и ученые знают о ее существовании лишь по гравитационному влиянию на галактики и скопления звезд.
В основе эксперимента MAGIS-100 лежит использование сверххолодных облаков атомов стронция, которые будут сбрасываться в глубокую шахту. С помощью точно синхронизированных лазерных импульсов, выполняющих роль разделителей и зеркал, каждое облако будет разделено на две части, а затем вновь совмещено. Любое малейшее возмущение на пути атомов, подобное интерференции волн от двух камней, брошенных в воду, будет фиксироваться в виде интерференционной картины на камере. Чувствительность интерферометра будет столь высока, что он сможет улавливать ничтожные изменения гравитационного поля.
Ученые надеются стимулировать и зафиксировать взаимодействие между гипотетическими частицами темной материи, известными как аксионы, и обычной материей в виде электронов. Обнаружение таких взаимодействий с помощью сверхточного инструмента может пролить свет на природу ультралегкой темной материи. Проект MAGIS-100 является плодом сотрудничества Министерства энергетики США, Стэнфордского университета, Северо-Западного университета и восьми других исследовательских институтов США и Великобритании.
Завершение строительства лазерной лаборатории, начатого в 2023 году, стало первым крупным этапом проекта. Как заявил менеджер проекта MAGIS-100 Джим Ковальски, теперь команда приступает к перемещению и тестированию экспериментального оборудования, а также к тщательной характеристике всех компонентов. Особое внимание уделяется точности: как отметил исследователь Фермилаба Дилан Темплс, даже малейшая вибрация или напряжение на оптическом столе, где установлены элементы, может создать помехи, способные серьезно повлиять на ход эксперимента. Теперь ученым предстоит проверить работоспособность нового передового лазерного комплекса и обеспечить его юстировку с экстремальной точностью.