Міжнародна команда дослідників, очолювана Університетом Цюріха та Єврейським університетом в Єрусалимі, представила експеримент QROCODILE, досягнувши безпрецедентної чутливості у пошуках легких частинок темної матерії. Використовуючи надпровідні детектори, охолоджені до температур, близьких до абсолютного нуля, вчені встановили нові рекорди чутливості щодо взаємодії легких частинок темної матерії зі звичайною матерією. Результати дослідження опубліковані у престижному журналі Physical Review Letters.
Темна матерія, яка становить приблизно 85% маси Всесвіту, залишається однією з найбільших загадок сучасної фізики. Вона невидима і не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням, що робить її надзвичайно складною для виявлення. Протягом десятиліть науковці намагаються зафіксувати хоча б одну з цих невловимих частинок.
Експеримент QROCODILE продемонстрував новий підхід у пошуках «легкої» темної матерії. В основі експерименту лежить надсучасний надпровідний детектор, здатний вимірювати надзвичайно слабкі виділення енергії – до 0,11 електрон-вольт. Ця чутливість у мільйони разів перевищує енергії, які зазвичай реєструються в експериментах з елементарних частинок. Така точність відкриває нові можливості для перевірки існування надзвичайно легких частинок темної матерії, маси яких у тисячі разів менші за ті, що вивчалися у попередніх експериментах.
Під час наукового експерименту, що тривав понад 400 годин за температур, близьких до абсолютного нуля, команда зафіксувала невелику кількість незрозумілих сигналів. Хоча ці події ще не можуть бути підтверджені як прояви темної матерії – вони можуть бути спричинені космічними променями або природним фоновим випромінюванням – вони вже дозволяють встановити нові межі взаємодії легких частинок темної матерії з електронами та атомними ядрами.
Додатковою перевагою експерименту є його здатність визначати напрямок надходження сигналів. Оскільки Земля рухається крізь галактику, очікується, що частинки темної матерії частіше надходитимуть з певного напрямку. Майбутні вдосконалення можуть дозволити вченим відрізняти справжні сигнали темної матерії від випадкового фонового шуму, що є критично важливим кроком до її остаточного відкриття.
Професор Йоніт Гохберг з Інституту фізики Рака при Єврейському університеті, одна з провідних науковців проєкту, зазначила: «Вперше ми встановили нові обмеження на існування особливо легких частинок темної матерії. Це важливий перший крок до більших експериментів, які зрештою можуть досягти довгоочікуваного прямого виявлення».
Наступний етап проєкту, NILE QROCODILE, передбачає подальше збільшення чутливості детектора та перенесення експерименту під землю для захисту від космічних променів. Це дослідження, що використовує надпровідні детектори, охолоджені до температур, близьких до абсолютного нуля, встановлює нові світові рекорди щодо взаємодії темної матерії зі звичайною матерією, відкриваючи шлях до майбутніх проривів у цій галузі фізики.