Międzynarodowy zespół badaczy, pod kierownictwem Uniwersytetu w Zurychu i Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, zaprezentował eksperyment QROCODILE, który osiągnął rekordową czułość w poszukiwaniu lekkich cząstek ciemnej materii. Wykorzystując detektory nadprzewodzące schłodzone do temperatury bliskiej zera absolutnego, naukowcy ustalili nowe granice dla interakcji lekkich cząstek ciemnej materii z materią zwykłą. Wyniki zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Physical Review Letters. Ciemna materia, stanowiąca około 85% masy wszechświata, pozostaje jedną z największych zagadek fizyki. Jest niewidzialna i nie oddziałuje z promieniowaniem elektromagnetycznym, co czyni ją niezwykle trudną do wykrycia.
Eksperyment QROCODILE (Quantum Resolution-Optimized Cryogenic Observatory for Dark matter Incident at Low Energy) zademonstrował nowe podejście w poszukiwaniu „lekkiej” ciemnej materii. Sercem urządzenia jest najnowocześniejszy detektor nadprzewodzący, zdolny do pomiaru niezwykle słabych depozycji energii, sięgających zaledwie 0,11 elektronowolta. Ta czułość otwiera nowe możliwości testowania istnienia niezwykle lekkich cząstek ciemnej materii, o masach tysiące razy mniejszych niż te badane w poprzednich eksperymentach. Technologia Superconducting Nanowire Single-Photon Detector (SNSPD), wykorzystana w QROCODILE, stanowi przełom w porównaniu do polowania na masywne cząstki, otwierając drogę do detekcji najlżejszych kandydatów na ciemną materię.
Podczas eksperymentu, który trwał ponad 400 godzin w temperaturach bliskich zera absolutnego, zespół zarejestrował niewielką liczbę niewyjaśnionych sygnałów. Chociaż zdarzenia te nie mogą być jeszcze potwierdzone jako przejawy ciemnej materii – mogą być spowodowane przez promieniowanie kosmiczne lub naturalne promieniowanie tła – już pozwalają na ustalenie nowych granic interakcji lekkich cząstek ciemnej materii z elektronami i jądrami atomowymi. Dodatkową zaletą eksperymentu jest jego zdolność do określania kierunku padania sygnałów, co może pomóc w odfiltrowaniu zdarzeń niezwiązanych z ciemną materią.
Profesor Yonit Hochberg z Uniwersytetu Hebrajskiego, jedna z czołowych naukowczyń projektu, podkreśliła: „Po raz pierwszy ustaliliśmy nowe granice dla istnienia szczególnie lekkich cząstek ciemnej materii. To ważny pierwszy krok w kierunku większych eksperymentów, które ostatecznie mogłyby osiągnąć długo oczekiwane bezpośrednie wykrycie”. Kolejna faza projektu, NILE QROCODILE, zwiększy czułość detektora i przeniesie eksperyment pod ziemię, aby chronić go przed promieniowaniem kosmicznym. Badania te, prowadzone we współpracy z instytucjami takimi jak Cornell University, Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i MIT, otwierają nowe horyzonty w naszym rozumieniu ciemnego wszechświata.