Oko 80 posto mase svemira, prema procjenama naučnika, čini tamna materija. A ipak, o njenom sastavu i strukturi se gotovo ništa ne zna. Da bi došli do odgovora, istraživači pokušavaju registrovati fotone, svjetlosne čestice, koje nastaju kada se čestice tamne materije sudare s vidljivom materijom, piše Science Daily.
Dosadašnji eksperimenti uglavnom su ciljali na čestice čija se masa približno poklapa s masama poznatih elementarnih čestica. Ako su lakše od elektrona, te čestice nije moguće otkriti standardnim detektorima na bazi tečnog ksenona. Do sada, nijedan eksperiment nije uspio direktno otkriti tamnu materiju, što samo potvrđuje da u tom obimu i jačini interakcije vjerovatno ne postoji.
Međunarodni tim koji predvode Laura Baudis, Titus Neupert, Björn Penning i Andreas Schilling sa Univerziteta u Cirihu sada je uspio istražiti postojanje tamne materije u širokom obimu ispod jednog megaelektronvolta (MeV). Koristeći poboljšani superprovodljivi nanovirni jednokratni fotonski detektor (SNSPD), istraživači su dostigli prag osjetljivosti od oko jedne desetine mase elektrona.
„Prvi put smo uspjeli tražiti tamnu materiju u tako niskom masenom području, zahvaljujući novoj detektorskoj tehnologiji,“ kaže glavna autorica Laura Baudis.
Princip rada je sljedeći: kada foton pogodi nanovir, on ga blago zagrije i trenutno prekida superprovodljivost. Žica nakratko postaje obični provodnik, a porast otpora se može izmjeriti.
Detektovanje najmanjih čestica tamne materije
U najnovijem eksperimentu naučnici su dodatno optimizirali SNSPD za tamnu materiju. Ugradili su superprovodljive mikrožice umjesto nanovirâ, povećali poprečnu površinu i dali mu tanku, ravnu geometriju osjetljivu na promjene smjera.
S obzirom da Zemlja prolazi kroz svojevrsni „vjetar“ tamne materije, pravac čestica se mijenja tokom godine. Detektor sposoban za registraciju tih promjena pomaže da se eliminišu događaji koji nisu povezani s tamnom materijom.
„Daljnja tehnološka poboljšanja mogla bi omogućiti otkrivanje još manjih čestica tamne materije. Također planiramo postaviti sistem pod zemljom, gdje će biti zaštićen od drugih izvora zračenja,“ objašnjava Titus Neupert.
