Uma equipe de pesquisa da China e da Dinamarca propôs um método novo e muito mais eficiente para detectar partículas ultraleves de matéria escura em laboratório.
A matéria escura é uma forma hipotética de matéria que não emite, absorve ou reflete luz, tornando-a invisível às observações eletromagnéticas. Embora nunca o tenhamos detectado, a sua existência é inferida a partir dos seus efeitos gravitacionais na matéria visível e na estrutura em grande escala do Universo.
O Modelo Padrão da física de partículas não contém quaisquer partículas de matéria escura, mas houve várias propostas de extensões de como elas poderiam ser incluídas. Várias delas são partículas de massa muito baixa, como o áxion ou o neutrino estéril.
Detectar essas partículas hipotéticas é muito desafiador, no entanto, devido à extrema sensibilidade necessária.
Sistemas ressonantes eletromagnéticos, como cavidades e circuitos LC, são amplamente utilizados para esse fim, bem como para detectar ondas gravitacionais de alta frequência.
Quando um sinal externo corresponde a uma das frequências ressonantes desses sistemas, o sistema responde com grande amplitude, possibilitando a detecção do sinal. No entanto, existe sempre um compromisso entre a sensibilidade do detector e a gama de frequências que ele é capaz de detectar (a sua largura de banda).
Uma maneira pure de superar esse compromisso é considerar ressonadores multimodo, que podem ser vistos como redes acopladas de osciladores harmônicos. Sua eficiência de varredura pode ser significativamente melhorada além do limite quântico padrão de ressonadores simples de modo único.
Em um artigo recente, os pesquisadores demonstraram como os ressonadores multimodo podem obter as vantagens da detecção sensível e de banda larga. Ao conectar modos adjacentes dentro da cavidade ressonante e ajustar essas interações para magnitudes comparáveis, as mudanças de frequência fora de ressonância (ou seja, indesejadas) são efetivamente canceladas, aumentando a resposta geral do sistema.
O seu método permite-nos procurar estas indescritíveis partículas de matéria escura de uma forma mais rápida e eficiente.
