物理學：圓環形磁鐵「卡布奇諾潛水艇」可以捕捉暗物質嗎？
IBS CAPP的科學家正在研究haloscopes - 尋找暗物質的機器。Haloscope有很強的磁鐵。螺旋形磁鐵（左側的螺線管磁鐵）通常用於暗物質實驗。CAPP的科學家們正在研究使用圓環形磁鐵的可能性，技術上稱為環形磁鐵，並稱這種裝置為CAPPuccino潛艇。
雖然聽起來很難相信，但我們用肉眼或顯微鏡和望遠鏡看到的一切只佔已知宇宙的4％。其餘包括暗能量（69％）和暗物質（27％）。雖然暗物質似乎比宇宙中的可見物質更多，但我們仍然無法直接探測到它。原因是暗物質不發光或吸收電磁波，因此很難觀察到。有趣的是，需要暗物質來解釋星系的運動以及當前星系形成和演化的一些理論。例如，包含我們太陽系的銀河系銀河系似乎被更大的暗物質光環所包圍;雖然看不見，但它的存在是通過它對恆星和氣體運動的影響來推斷的。
雖然到目前為止尚未檢測到暗物質粒子，但科學家們知道這些粒子的質量非常小，並且分布在整個宇宙中。一個暗物質粒子候選者是軸。軸與物質的相互作用極其微弱，因此科學家們需要特殊的設備來捕捉它們的存在。具體來說，科學家們使用所謂的軸對雙光子耦合技術，這種技術利用了穿過強磁場的軸可以與光子相互作用並轉換成另一個光子的事實。為了記錄這種相互作用，IBS科學家正在韓國大田建造haloscopes。
Haloscopes包含浸沒在超強磁場中的諧振腔。「從簡單的角度來說，你可以將諧振腔成像為一個圓柱體，就像一個軟飲料罐，其中光子 - 光子相互作用產生的光子能量被放大，」本研究的第一作者KO Byeong Rok解釋道。
銀河系的藝術印象與神秘的暗物質光環顯示為藍色，但實際上是看不見的。
用於這些類型實驗的磁體具有纏繞成螺旋線圈的形狀，技術上稱為螺線管。然而，取決於磁體的高度，存在丟失來自軸 - 光子相互作用的信號的風險。出於這個原因，IBS的科學家們決定深入研究另一種類似甜甜圈的磁鐵，稱為環形磁鐵。
「磁體是haloscope最重要的特性，也是最昂貴的。雖然其他試圖檢測世界各地暗物質的實驗使用螺線管磁鐵，但我們是第一個嘗試使用環形磁鐵的人。因為它們之前從未使用過，你不能輕易購買設備，所以我們自己開發，「高教授解釋說。
為了捕獲軸，科學家需要在它前面走出來，並預測從軸到光子轉換所期望的電磁能量的大小。電磁能是電能和磁能的總和。兩者都可以很容易地計算出螺線管磁鐵，但如果磁鐵是環形磁鐵，則實際上不可能通過分析計算磁能。因此，人們認為環形磁鐵不能用於haloscope。
IBS的這篇論文顯示了相反的情況。從麥克斯韋方程的調整版本開始，該方程定義了帶電粒子如何產生電力和磁力，科學家們發現，兩種類型的磁體中來自軸 - 光子相互作用的電能和磁能是相等的。因此，即使環形磁體的磁能是未知的，為了獲得作為兩者之和的電磁能量，也可以使電能加倍並獲得磁能。
另一個發現是，軸與光子的相互作用和轉換所發出的能量與螺線管磁鐵內腔的位置無關。然而，環形磁鐵不是這種情況。
IBS CAPP科學家綽號為環形腔「CAPPuccino潛水艇」，因為它的顏色類似於飲料及其特殊的形狀。本文發表的所有理論發現都將為尋找暗物質的新機器的開發和原型設計形成堅實的背景。