Ученые Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева и Института физики микроструктур РАН разработали новые высокочувствительные датчики для решения задач радиоастрономии.
Как пояснили разработчики, новые сенсоры помогут изучить процессы на ранней стадии эволюции Вселенной, позволят регистрировать нейтрино и дадут возможность обнаружить аксионы — частицы, которые считаются возможными кандидатами на роль компонентов темной материи.
«Устройства представляют собой приемники электромагнитного излучения. Когда оно попадает на чувствительный элемент, то увеличивает температуру электронов, что приводит к изменению сигнала, который можно зарегистрировать. При этом важно как можно сильнее уменьшить утечку тепла, поскольку вместе с ним теряется полезный сигнал», — рассказал ведущий научный сотрудник ИФМ РАН и НГТУ им. Р.Е. Алексеева Андрей Панкратов.
Полезного эффекта удалось добиться путем добавления тонкого слоя гафния, объяснил ученый. Добавка работает в качестве теплового барьера, который замедляет передачу энергии электронов окружающей среде и снижает количество паразитных токов.
По словам специалиста, новые приборы могут помочь обнаружить аксионы — гипотетические невидимые частицы, которые, согласно некоторым гипотезам, составляют основу темной материи. Они почти не взаимодействуют с веществом, но под действием сильного магнитного поля могут превращаться в фотоны — частицы электромагнитного излучения, которые можно зарегистрировать.
Новые российские сенсоры, превосходящие по чувствительности мировые аналоги в два-три раза, позволят изучать процессы, происходившие на ранних этапах эволюции Вселенной, и искать аксионы - компоненты темной материи.
Новые датчики смогут стать инструментом для проверки гипотезы об энергии электромагнитного излучения, которая может конвертироваться из темной материи. В перспективе эта энергия может быть использована как на Земле, так и в космических полетах, добавил А. Панкратов.
«По сути, детекторы представляют собой приемники электромагнитного излучения. Когда оно попадает на чувствительный элемент, температура электронов повышается, что приводит к изменению регистрируемого сигнала. При этом важно максимально снизить утечку тепла, поскольку вместе с ним теряется и полезный сигнал», - объяснил ученый. - При этом снизить утечку тепла удалось благодаря тонкому слою гафния в конструкции».
Директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ, профессор Василий Столяров рассказал «Известиям», что уникальность новых датчиков заключается в способности накапливать статистику сигналов, что поможет понять природу излучения астрофизических объектов.
В теории, если в будущем исследователи научатся управлять этим процессом, то энергию конвертации темной материи в электромагнитное излучение можно будет преобразовывать в электрическую, пояснил Панкратов.
На устройство получен патент РФ.
