Физики хотят искать темную материю с помощью алмазов

Ученые-физики предлагают метод определения направления падающей слабо взаимодействующей массивной частицы (WIMP) через индуцированную ядерную отдачу с использованием алмазов. Данный метод основан на спектральном опросе квантовых дефектов в макроскопических твердотельных кристаллах. Когда WIMP рассеивается в кристалле, индуцированная ядерная отдача создает контрольный кластер повреждений, локализованный в пределах примерно 50 нм, с ориентацией на след повреждения, который хорошо коррелирует с направлением отдачи и, следовательно, поступающим WIMP. Это повреждение кластера вызывает деформацию в кристалле, сдвигая энергетические уровни соседних квантовых дефектов.

Суть явления

Чтобы локализовать область отдачи ядра в миллиметровом масштабе внутри кристалла из-за потенциального события темной материи, физики смогут использовать обычные методы обнаружения WIMP, такие как сбор ионизации/сцинтилляции. Как только данное событие будет идентифицировано, квантовые дефекты могут быть проверены, чтобы отобразить среду деформации, таким образом определяя направление отдачи. В принципе, этот подход должен быть в состоянии определить направление отдачи с эффективностью более 70% с ошибочно положительным коэффициентом менее 5% для энергий отдачи 10 кэВ.

Этот метод также может потенциально применяться для определения направления частиц темной материи, например, нейтронов, низкое поперечное сечение рассеяния которых требует детекторы с большой массой мишени.

Источник