Китайские ученые превратят Землю в гигантский детектор для поиска скрытых сил Вселенной

Китайские исследователи представили проект SQUIRE, который использует Землю как огромный источник частиц для поиска новых физических явлений. Для этого они планируют разместить сверхчувствительные квантовые датчики на космических станциях, включая китайскую орбитальную станцию.

Сеть высокоскоростных квантовых датчиков в космосе для поиска новой физики. Авторство: AI/ScienceDaily.com

Проект SQUIRE направлен на обнаружение экзотических взаимодействий, опосредованных неизвестными частицами (бозонами), которые могут проявляться как слабые псевдомагнитные поля. На Земле такие эксперименты сильно ограничены, так как сложно одновременно увеличить и относительную скорость, и количество поляризованных частиц.

Орбитальный подход решает эти проблемы:

• Скорость движения станции (около 7.67 км/с) в 400 раз выше, чем в лабораторных тестах.
• Земля выступает гигантским естественным источником поляризованных спинов — неспаренных геоэлектронов в коре и мантии. Их количество (~10⁴²) на 17 порядков превышает возможности лабораторных источников.
• Орбитальное движение превращает сигналы в периодические, что упрощает их выделение на фоне шумов.

По оценкам, чувствительность к некоторым типам взаимодействий в космосе может вырасти в миллионы раз по сравнению с лучшими наземными экспериментами.

Для работы в космосе создан специальный прототип датчика, устойчивый к помехам. Он использует два изотопа ксенона с противоположными магнитными свойствами для подавления шумов, систему компенсации вибраций и защиту от космической радиации. Чувствительность устройства уже соответствует требованиям для обнаружения сигналов на орбите.

В перспективе проект SQUIRE может превратиться в глобальную сеть, объединяющую датчики в космосе и на Земле, для поиска тёмной материи, аксионов и проверки фундаментальных симметрий. В будущем в качестве источников частиц могут рассматриваться и другие планеты, такие как Юпитер и Сатурн.

Источники:

Материалы предоставлены Science China Press.