Evrenin kütlesinin %85’ini oluşturan Karanlık Madde (DM), evrenin erken dönemlerinde yapıların nasıl geliştiğini ve galaksilerin bugün neden hala bir arada durduğunu anlamak için çok önemlidir. Fiziksel olarak hiç tanık olunmamış olmasına rağmen, bilim insanları varlığını kütleçekim etkilerinden çıkarmışlardır. Pozitif bir tespit, zamanımızın en büyük bilimsel başarılarından biri olarak kutlanacaktır ve DM’nin doğasının bulunması, dünyanın dört bir yanındaki bilimsel yol haritalarında en yüksek hedeflerden biri olarak listelenmiştir.
1-1000 GeV kütle aralığındaki WIMP’ler (Zayıf Etkileşen Büyük Parçacıklar) şu anda karanlık madde için en popüler aday olsa da, karanlık madde arayışında yeraltı deneylerinden ve LHC’den sonuç alınamaması nedeniyle bir dizi diğer hafif karanlık madde adayı da eşit derecede makul ve zemin kazanıyor. Pauli dışlama ilkesine göre, karanlık madde yaklaşık 100 eV kütlenin altında bozonik olmalıdır. Son iki-üç yılda aksiyonlar ve karanlık fotonlar gibi kütlesi 10 eV’nin altında olan bozonik hafif karanlık maddelere olan ilgi artmış ve bunların tespiti için küresel rekabette de buna paralel bir artış görülmüştür.
ABD Enerji Bakanlığı kısa süre önce düşük kütleli karanlık madde parçacıklarını araştırmak üzere dört girişime 6,6 milyon ABD doları hibe etti. Çok katmanlı bir dielektrik optik haloskop kullanılarak 0,1 ila 1 eV enerji aralığında karanlık fotonların araştırılması Eylül 2019’da NYUAD’da başladı.
Karanlık madde parçacıkları, bir dielektrik çift katman yığını (geliştirilmiş buhar kimyasal biriktirme kullanılarak bir kuvars substrat üzerine biriktirilmiş) kullanılarak Standart Model fotonlarına dönüştürülebilir. Bu tür gözlemlenebilir fotonlar yığını dik olarak terk edecek ve daha sonra bir lens tarafından bir ışık sensörüne odaklanacaktır.
Prototipin çalışmaları, yığının üretilmesi, TEM altında analiz edilmesi ve 2021’in başlarında beklenen bir APD kullanılarak kriyojenik sıcaklıklarda ilk testin yapılmasıyla çoktan başladı. Deneyin ikinci aşamasında, mK sıcaklığında bir seyreltme buzdolabında çalışan süper iletken bir tek foton sensörü olan Geçiş Kenarı Sensörü (TES) kullanılacak.
Yakın zamanda kuantum bilimi ve kuantum teknolojisi ile yüksek enerji fiziği arasında köprü kurmak amacıyla Fermilab Kuantum Enstitüsü’nü kuran ve 3,5 milyon ABD doları ile ödüllendiren ABD Enerji Bakanlığı (DoE) da yüksek enerji fiziği ile kuantum bilgi bilimi arasındaki sinerjiyi olumlu bir şekilde gözlemlemiştir.
Kaynak: nyuad-astroparticle.com/haloscope/
