По сообщению Песаха Бенсона • 15 сентября 2026 г.
Иерусалим, 15 сентября 2026 г. (TPS-IL) — Группа израильских, итальянских и хорватских ученых определила три существующих материала, которые могут повысить чувствительность будущих поисков некоторых из самых легких форм темной материи до 1000 раз по сравнению с текущими методами.
Темная материя — это невидимое вещество, которое, по мнению ученых, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Ее нельзя увидеть, поскольку она не излучает, не поглощает и не отражает свет, но ее присутствие обнаруживается косвенно через гравитационное притяжение к галактикам и другим космическим структурам. Несмотря на десятилетия поисков, ни один эксперимент так и не обнаружил частицу темной материи напрямую.
Новое исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Physical Review Letters, не утверждает, что темная материя найдена. Вместо этого, используя компьютерное моделирование, исследователи рассчитали, что три специализированных материала могут значительно облегчить будущим детекторам улавливание чрезвычайно слабых энергетических сигналов, которые, как ожидается, оставляет темная материя при взаимодействии с обычной материей.
Исследование проводилось профессором Йонит Хохберг и Ротемом Овадией из Еврейского университета в Иерусалим, доктором Дино Ножко из Института физики в Хорватии и профессором Антонио Политaно из Университета Л'Акуила в центральной Италии.
## Необычные материалы, необычная чувствительность
Три материала известны как «квантовые материалы» — вещества, чье электрическое поведение подчиняется квантово-механическим эффектам, что придает им необычные свойства, полезные для создания высокочувствительных детекторов. Это: диселенид титана, рутенат стронция и алмаз, химически модифицированный (процесс, называемый «дырочным легированием») для изменения его электрических свойств.
Ни один из трех материалов не является новым или экзотическим в производстве — все они уже могут быть изготовлены с использованием существующих лабораторных методов.
Новым является открытие, сделанное посредством компьютерного моделирования, что они могут быть необычайно хорошо приспособлены для улавливания особенно неуловимой категории темной материи: частиц, гораздо более легких, чем те, для обнаружения которых построены большинство существующих экспериментов.
Поскольку более легкие частицы выделяют лишь ничтожное количество энергии при попадании в детектор, их гораздо труднее уловить — большинство современного оборудования просто недостаточно чувствительно, чтобы их заметить. Физики часто описывают массы частиц, используя единицу измерения, называемую электронвольтом, и исследователи особенно заинтересованы в частицах легче примерно одного «мегаэлектронвольта» — примерно одной двухтысячной массы протона, одной из частиц, составляющих ядро атома. Частицы такой массы считаются особенно трудными для обнаружения с помощью существующей технологии.
Из трех материалов диселенид титана дал наиболее впечатляющие результаты в симуляциях, потенциально увеличив чувствительность детекторов в 100–1000 раз по сравнению с материалами, используемыми в настоящее время при поиске темной материи, в зависимости от точной массы частицы. Исследователи говорят, что ключ заключается в том, как движутся электроны внутри этих материалов.
При определенных условиях электроны в материале могут вибрировать вместе в скоординированном волнообразном паттерне — явление, которое физики называют «плазмоном». Эти крошечные коллективные вибрации, как предполагает исследование, могут усилить чрезвычайно слабый сигнал, производимый частицей темной материи, облегчая ее обнаружение.
## «Компас» темной материи
Исследователи также обнаружили нечто потенциально полезное для фильтрации ложных сигналов: два из материалов — диселенид титана и рутенат стронция — реагируют по-разному в зависимости от направления, с которого прибывает частица темной материи.
Поскольку Земля вращается, угол между детектором в лаборатории и направлением, откуда ожидается приход темной материи, меняется в течение дня. Если детектор действительно уловит реальный сигнал темной материи, сила этого сигнала должна изменяться по предсказуемому ежедневному паттерну — действуя как компас, который помогает ученым отличить подлинное обнаружение от фонового шума или ложных срабатываний.
Исследователи подчеркнули, что их выводы являются теоретическими предсказаниями, основанными на компьютерном моделировании в идеальных условиях, а не фактическим обнаружением темной материи. Следующим шагом будет создание реальных детекторов с использованием этих материалов для экспериментальной проверки предсказаний.
«Наши результаты мотивируют исследование этих и аналогичных материалов в качестве составных частей детекторов темной материи (DM) следующего поколения», — написали исследователи, добавив, что другие, еще не изученные квантовые материалы могут обладать аналогичным неиспользованным потенциалом для поиска.
