Категории: Космос

Детектор на основе ДНК может помочь ученым в поиске темной материи

Лайнуть/Поделиться

Исследователи говорят, что экзотический детектор на основе ДНК может помочь обнаружить темную материю и направление в космосе, откуда она исходит.

Эксперимент с темной материей XENON1T состоит из гигантского чана с жидким ксеноном в подземной камере под горой Гран-Сассо в Италии. Его задача – найти доказательства наличия темной материи, которую астрономы не могут напрямую увидеть, но полагают, что она заполняет значительную часть нашей Вселенной.

Поскольку Солнечная система быстро движется по Вселенной, Земля должна бороздить этот океан темной материи. Таким образом, любые столкновения темной материи внутри XENON1T должны происходить с нашего направления движения. Но есть проблема с XENON1T и другими подобными детекторами темной материи. Хотя они должны видеть доказательства наличия частиц темной материи, они не могут сказать, с какого направления они исходят. И это накладывает существенные ограничения на то, что физики могут вывести из данных. Вместо этого им нужен детектор, который может отображать следы, которые частицы темной материи оставляют при прохождении через него.

Кьяран О’Хара из Сиднейского университета в Австралии с коллегами говорит, что они знают, как это можно сделать. Команда работает над дизайном экзотического детектора новой формы, который может определять не только присутствие темной материи, но и направление, в котором она движется. Команда впервые смоделировала, как частицы темной материи будут взаимодействовать внутри устройства, и заявила, что оно имеет значительные преимущества перед детекторами текущего поколения.

Схема основной концепции ДНК-детектора темной материи из обсуждаемой работы

ДНК лес

Новый детектор имеет уникальную конструкцию на основе нитей ДНК. Он состоит из леса двухцепочечных нуклеиновых кислот, которые свисают со слоев металлического покрытия из золота. Каждая нить ДНК уникальна, и ее положение в детекторе известно с нанометровым разрешением.

Когда частица темной материи попадает в детектор, она прорезает любые нити ДНК на своем пути, заставляя сломанные сегменты попадать в микрофлюидную систему сбора.

«Поскольку последовательности пар оснований в молекулах нуклеиновых кислот можно точно амплифицировать и измерить с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), исходное пространственное положение каждой разорванной цепи внутри детектора можно восстановить с нанометровой точностью», – говорят ученые.

Таким образом, физики могут восстановить след частицы темной материи. Идея, лежащая в основе детектора ДНК, была выдвинута в 2012 году. Новая работа представляет собой первое моделирование, в котором проверяется, как обнаружение будет работать для частиц темной материи разных типов, энергий и направлений.

«Мы пришли к выводу, что детектор ДНК может быть рентабельной, портативной и мощной новой технологией обнаружения частиц», – говорят О’Хара и его коллеги.

Новый подход имеет и другие преимущества перед традиционными детекторами темной материи. Устройство крошечное по сравнению с гигантами, используемыми сегодня для обнаружения темной материи, даже портативное. Также оно было бы значительно дешевле.

Однако оно отнюдь не идеально. Детектор ДНК не предоставляет достаточно информации, чтобы легко определить тип вовлеченной частицы темной материи или даже ее точную энергию. По этой причине эти детекторы, вероятно, будут использоваться вместе с данными с традиционных устройств.

Тем не менее, главным преимуществом нового устройства является способность определять направление, откуда пришли частицы.

«Ожидается, что сигналы темной материи будут строго направленными – явление, порожденное орбитой солнечной системы, проходящей через ореол темной материи, окружающий нашу галактику», – говорят О’Хара и его коллеги. «Поиск следов отдачи, совпадающих с направлением вращения нашей галактики, позволил бы убедительно проверить достоверность любого потенциального сигнала темной материи, но также позволил бы четко отличить его от источников фонового шума, такого как космические лучи, радиоактивные распады, нейтрино и и т. д.».


Читайте также: Как физики изменили биологию

Редакция

Опубликовала
Редакция

Недавние публикации

Инструмент AI отслеживает время, которое политики проводят в своих телефонах

Этот удобный инструмент использует машинное обучение и распознавание лиц для измерения. Разработчик из Бельгии, Дрис… Читать далее

08/07/2021

Псилоцибин увеличивает число нейронных связей на 10%

Псилоцибин вызывает быстрый и стойкий рост дендритных шипов в лобной коре in vivo. Структурное ремоделирование, вызванное… Читать далее

07/07/2021

Женщины не пожалели о сделанном аборте годы спустя

В течение пяти лет после сделанного аборта большинство женщин не жалеют о своем решении —… Читать далее

04/07/2021

Отбор эмбрионов, направленный на обеспечение интеллекта детей. Реальная услуга с сомнительными результатами

В специальном отчете, опубликованном в New England Journal of Medicine, возникают серьезные вопросы о преимуществах, рисках и… Читать далее

03/07/2021

CRISPR, введенный в кровь, впервые лечит генетическое заболевание

Редактор генов CRISPR отлично справляется с фиксацией болезненных мутаций в выращенных в лаборатории клетках. Но использование… Читать далее

27/06/2021

Микробные фермы на солнечных батареях, как альтернативный источник белка

Ученые обнаружили, что микробы могут производить в 10 раз больше пищи, чем растения. Идея исследователей… Читать далее

27/06/2021