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Hunting for Dark Matter using Magnetically-Levitated Superconductors

Descrizione del progetto

Sviluppare nuovi sensori a superconduttore levitato per la caccia alla materia oscura

Sebbene le osservazioni astronomiche confermino gli effetti della materia oscura, pochi esperimenti sono in grado di catturare prove della sua esistenza. Il progetto MaglevHunt, finanziato dal CER, ritiene che i superconduttori a levitazione magnetica siano molto promettenti per rintracciare la materia oscura, che interagisce con la materia ordinaria a livello gravitazionale; l’obiettivo, pertanto, è quello di sviluppare nuovi sensori a superconduttore levitato dotati di un’eccezionale sensibilità, che siano in grado di individuare candidati alla materia oscura ben motivati. I sensori, costituiti da particelle superconduttrici sulla scala del grammo confinate in modo sicuro all’interno di trappole magnetiche di tipo anti-Helmholtz, consentiranno di effettuare misurazioni precise utilizzando circuiti quantistici superconduttori. I sensori meccanici saranno in grado di reagire alle forze oscillatorie prodotte da particelle simili agli assioni, ai fotoni oscuri e alla materia oscura vettoriale B-L, nonché agli impulsi causati dalla materia oscura ultrapesante vicina alla massa di Planck.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UNIVERSITY COLLEGE CORK - NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND, CORK
Contributo netto dell'UE
€ 2 114 974,06
Indirizzo
WESTERN ROAD
T12 YN60 Cork
Irlanda
Regione
Ireland Southern South-West
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 114 974,31

Beneficiari (2)