Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної фізики. Вважається, що на неї припадає близько 85% усієї матерії у Всесвіті, але безпосередньо виявити її досі не вдалося.
Тепер дослідники Єврейського університету запропонували незвичайний спосіб прискорити пошуки. Вони визначили три квантові матеріали, які можуть значно краще за традиційні детектори реагувати на надзвичайно слабкі сигнали від легких частинок темної матерії.
Йдеться про диселенід титану (TiSe₂), стронцієвий рутенат (Sr₂RuO₄) та легований бором алмаз. Усі три матеріали мають незвичайні квантові властивості, завдяки яким можуть підсилювати крихітні енергетичні сигнали.
Проблема полягає в тому, що темна матерія не випромінює, не поглинає і не відбиває світло. Фізики можуть шукати її лише за дуже слабкими слідами енергії, які могли б виникати під час взаємодії невидимих частинок зі звичайною матерією.
За допомогою квантових симуляцій вчені перевірили, як запропоновані матеріали реагуватимуть на такі взаємодії. Найбільш вражаючий результат показав TiSe₂: теоретично детектори на його основі можуть бути у 100–1000 разів чутливішими за деякі сучасні матеріали.
Є й ще цікавіша особливість. Два кандидати можуть визначати не лише силу сигналу, а й напрямок, з якого приходять частинки. Через обертання Землі такий сигнал потенційно змінювався б протягом доби. Це допомогло б відрізнити справжню взаємодію темної матерії від випадкового фонового шуму.
Важливо, що йдеться поки про теоретичне дослідження, а не про вже створений детектор, який знайшов темну матерію. Водночас усі три матеріали можна синтезувати за допомогою вже наявних технологій, а TiSe₂ особливо добре підходить для масштабного виробництва.
Якщо майбутні експерименти підтвердять розрахунки, фізики отримають абсолютно новий інструмент для полювання на одну з найзагадковіших складових Всесвіту. І можливо, наступний великий прорив у пошуках темної матерії станеться не завдяки більшому телескопу, а завдяки маленькому шматочку незвичайного кристала.