Нижегородские учёные помогут России искать частицы тёмной материи

Российские физики намерены до 2030 года построить установку для поиска частиц‑кандидатов тёмной материи — загадочной субстанции, на которую, по оценкам учёных, приходится до 75% массы всей материи во Вселенной. Ключевую роль в проекте сыграют счётчики одиночных фотонов, созданные в Нижнем Новгороде в НГТУ имени Р. Е. Алексеева и Институте физики микроструктур РАН. Об этом ТАСС рассказал старший научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Пётр Сатунин.

Учёный напомнил, что в 2025 году Нобелевская премия по физике была присуждена за открытие макроскопического квантового туннелирования, подтвердившего проявление квантовых эффектов в макросистемах. На основе этого явления создаются сверхчувствительные устройства — счётчики одиночных фотонов, способные фиксировать отдельные кванты электромагнитного излучения. Именно такие приборы планируется использовать в будущей установке для регистрации возможных сигналов от тёмной материи.

По словам Петра Сатунина, разработанные нижегородскими специалистами счётчики отличаются крайне низким уровнем ложных срабатываний, связанных с квантовым туннелированием. Это позволяет проводить измерения с высокой точностью и «ловить» даже очень слабые сигналы, которые могут быть связаны с частицами определённой массы. «Счётчик одиночных фотонов можно применять в том числе и в детектировании тёмной материи, что мы и собираемся сделать», — отметил учёный.

Планируется, что установка будет фиксировать сигнал от тёмной материи после её перехода в фотоны в сильном магнитном поле. В состав комплекса, помимо фотонных детекторов, войдёт криостат растворения — криогенная установка для работы при сверхнизких температурах. Сатунин подчеркнул, что одна такая дорогостоящая установка уже есть в Нижнем Новгороде, а в рамках проекта планируется приобрести ещё одну. Внутри криостата разместят небольшой резонатор диаметром около 2 см и длиной около 10 см, а также магнит.

По словам учёного, прототип резонатора уже создан, и запуск комплекса может состояться в ближайшие два года, при этом полностью завершить проект рассчитывают до 2030 года. Исследователи надеются, что в условиях сильного магнитного поля частицы тёмной материи, если это действительно аксионы, будут с небольшой вероятностью конвертироваться в фотоны, которые и должны зарегистрировать нижегородские детекторы.

Сатунин отметил, что поиск тёмной материи ведётся уже многие годы и пока не принёс однозначных результатов. Наблюдения гравитационных полей галактик указывают на наличие невидимой компоненты, которую нельзя объяснить частицами Стандартной модели. Одним из наиболее перспективных кандидатов считаются аксионы — гипотетические очень лёгкие частицы, которые, по современным теориям, могут составлять тёмную материю. Российский проект с участием нижегородских учёных как раз нацелен на поиск таких частиц с использованием передовых квантовых технологий.

Ранее в новостях ННГУ начнёт готовить врачей функциональной диагностики