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Hunting for Dark Matter using Magnetically-Levitated Superconductors

Description du projet

Mise au point de nouveaux capteurs supraconducteurs en lévitation pour la recherche de la matière noire

Bien que les observations astronomiques confirment les effets de la matière noire, peu d’expériences sont en mesure de prouver son existence. Le projet MaglevHunt, financé par le CER, explique que les supraconducteurs à lévitation magnétique sont très prometteurs pour traquer la matière noire, car elle interagit gravitationnellement avec la matière ordinaire. Il vise donc à développer de nouveaux capteurs supraconducteurs en lévitation dotés d’une sensibilité exceptionnelle et capables de localiser des candidats à la matière noire bien justifiés. Les capteurs, composés de particules supraconductrices de l’ordre du gramme solidement confinées dans des pièges magnétiques de type anti-Helmholtz, permettront d’effectuer des mesures précises à l’aide de circuits quantiques supraconducteurs. Les capteurs mécaniques seront sensibles aux forces oscillatoires produites par les particules de type axion, les photons sombres et la matière noire de vecteur B-L, ainsi qu’aux impulsions provoquées par la matière noire ultra-lourde proche de la masse de Planck.

Objectif

Magnetically-levitated superconductors have strong potential to revolutionise inertial sensing and magnetic field sensing. In this project I will develop levitated superconductor sensors with unprecedented sensitivities, and use an array of these sensors to search for well-motivated dark matter candidates in unexplored parameter regimes.

The sensors will consist of gram-scale superconducting particles stably confined within anti-Helmholtz-like magnetic traps. I will precisely measure the motion of the levitated particles using superconducting quantum circuits. The particle motion will be highly isolated from unwanted effects of the surroundings, since the particles will levitate far from surfaces, in ultrahigh vacuum, at millikelvin temperatures, within nearly dissipationless traps. Passive and active vibration isolation will be used to mitigate vibrational noise, and magnetic shielding will diminish magnetic field noise. Furthermore, the sensor array will be configured to reject common noise.

The mechanical sensors will be sensitive to oscillatory forces caused by axion-like particles, dark photons and vector B-L dark matter. Additionally, they will be sensitive to impulses caused by ultraheavy dark matter near the Planck mass. The primary focus of this project is to hunt these diverse dark matter candidates. This project will also establish the groundwork for future searches with this innovative platform. In the long term, levitated superconductor sensors hold the potential to search for dark matter through its gravitational interaction with ordinary matter. Such a search would be able to conclusively probe the existence of dark matter near the Planck mass.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITY COLLEGE CORK - NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND, CORK
Contribution nette de l'UE
€ 2 114 974,06
Coût total
€ 2 114 974,31

Bénéficiaires (2)