Fiziki z novim detektorjem iščejo delce lahke temne snovi

Fiziki že desetletja poskušajo zaznati temno snov, vendar neposreden dokaz še ni bil potrjen. Do zdaj so se poskusi večinoma osredotočali na delce, katerih mase so primerljive z znanimi osnovnimi delci. Če pa so delci temne snovi lažji od elektrona, jih s tradicionalnimi detektorji, ki temeljijo na tekočem ksenonu, ni mogoče zaznati.

Ekipa z Oddelka za fiziko UZH pod vodstvom Laure Baudis, Titusa Neuperta, Björna Penninga in Andreasa Schillinga je uporabila nadgrajen superprevodni nanožični detektor enega fotona (SNSPD), ki je občutljiv na izjemno šibke signale. S tem so dosegli prag občutljivosti približno eno desetino mase elektrona. „To je prvič, da smo lahko iskali delce temne snovi v tako nizkem masnem območju, kar je omogočila nova tehnologija detektorjev,“ je poudarila Baudis.

Kako deluje SNSPD

Naprava SNSPD zaznava fotone z zelo nizko energijo. Ko foton zadene superprevodno žico, jo segreje in povzroči kratko izgubo superprevodnosti. Žica za trenutek postane navaden prevodnik, kar povzroči merljivo povečanje električne upornosti. Ta pojav znanstvenikom omogoča, da zaznajo tudi najmanjše spremembe, ki bi lahko bile posledica interakcije delcev temne snovi z vidno snovjo.

Že leta 2022 so raziskovalci uspešno preizkusili prvo različico naprave, zdaj pa so tehnologijo nadgradili. Namesto nanožic so uporabili širše superprevodne mikrožice, kar je povečalo občutljivost. Poleg tega so napravo zasnovali v ravninski obliki, ki omogoča sledenje spremembam v smeri prihajajočih delcev.

Sledenje „vetru“ temne snovi

Znanstveniki domnevajo, da Zemlja skozi galaktično halo temne snovi potuje kot skozi „veter“ delcev. To pomeni, da se smer zaznanih delcev skozi leto spreminja glede na gibanje planeta. Detektor, ki je sposoben prepoznati spremembe v smeri, lahko pomaga ločiti dejanske dogodke, povezane s temno snovjo, od tistih, ki izvirajo iz drugih virov sevanja.

„Nadaljnje tehnološke izboljšave SNSPD bi nam lahko omogočile zaznavanje signalov delcev temne snovi s še manjšimi masami. Sistem želimo namestiti tudi pod zemljo, kjer bo bolje zaščiten pred drugimi viri sevanja,“ je dejal Neupert.

Čeprav znanstvenikom še vedno ni uspelo neposredno zaznati temne snovi, je tudi negativen rezultat pomemben, saj pomaga zožiti območje, v katerem bi se delci lahko nahajali. Pod masnim območjem elektronov se številni teoretični modeli soočajo z astrofizikalnimi in kozmološkimi omejitvami, zato bodo novi detektorji ključni pri preverjanju teh hipotez.

Raziskava predstavlja prvi poskus iskanja temne snovi v sub-MeV območju z uporabo SNSPD v okviru eksperimenta QROCODILE. „Vsak napredek v tehnologiji nas približa odgovoru na eno največjih ugank sodobne fizike,“ so poudarili na Univerzi v Zürichu.

Vir: Univerza v Zürichu, Physical Review Letters.

Miha D. Kovač

Foto: Pixabay /pasja1000

Morda vas zanima tudi

Izjava dneva, 16. 9. 2025 (video)

Boštjan M. Turk: Prešeren, vino in resnica – zakaj pesnik ni bil alkoholik

Jesenska poslastica: Juha iz pečene buče z jabolki in ingverjem

Jesensko pospravljanje: Kako pripraviti cvetlične lončke na zimski počitek

Matcha čaj: Superživilo ali skrita past? 7 stranskih učinkov, ki jih je dobro poznati

DS Automobiles postal partner FedEx Open de France in Francoske golf zveze

Ko se nebo ustavi: Retrogradni Uran v Dvojčkih in čar sprememb

Hubble posnel galaksijo NGC 7456 z nenavadnimi značilnostmi

Kaj je Substack in zakaj so vsi nenadoma obsedeni s to platformo?

Objava Fiziki z novim detektorjem iščejo delce lahke temne snovi je bila najprej objavljena na Portal24.