Темная материя начинает приоткрывать свои тайны: предварительные итоги эксперимента QROCODILE

Группа исследователей из Цюрихского университета, Еврейского университета в Иерусалиме и Массачусетского технологического института (MIT) представила результаты эксперимента QROCODILE, направленного на поиск легкой темной материи. Ученым удалось установить новые ограничения на существование гипотетических частиц темной материи с массами до 30 килоэлектронвольт (кэВ), что стало значительным достижением в области физики. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Эксперимент QROCODILE (Квантовая Криогенная Обсерватория для Поиска Темной Материи с Низкой Энергией) использует новый подход к детектированию. В отличие от традиционных детекторов на основе жидкого ксенона или германиевых кристаллов, здесь применяются сверхпроводящие нанопроволочные однофотонные детекторы (SNSPDs). Эти квантовые сенсоры, изначально созданные для сверхчувствительного подсчета фотонов, служат одновременно мишенью и детектором для темной материи.

Ключевое преимущество установки — рекордно низкий энергетический порог чувствительности (0,11 электронвольт), позволяющий регистрировать минимальные энергетические выделения, связанные с легкими частицами темной материи. В ходе первых испытаний детектор, охлажденный до 100 милликельвин, работал 415 часов и зафиксировал 15 слабых сигналов. Ученые подчеркивают: эти сигналы не являются доказательством существования темной материи и могут быть вызваны помехами, но достижение такой чувствительности открывает новые возможности для исследований.

Эксперимент QROCODILE уникален тем, что исследует взаимодействие легкой темной материи с электронами и нуклонами. В будущем ученые планируют создать массив из десяти мегапикселей SNSPD-детекторов, что значительно повысит чувствительность установки и, возможно, позволит надежно идентифицировать сигнал темной материи на фоне шумов.

Это достижение знаменует стратегический сдвиг в исследованиях темной материи, все больше опирающихся на передовые квантовые технологии для изучения ранее недоступных диапазонов масс и энергий.