PRL: QROCODILE показал новые возможности для изучения темной материи

Международная группа ученых из Цюрихского университета, Еврейского университета в Иерусалиме и Массачусетского технологического института представила первые итоги эксперимента QROCODILE, направленного на поиск легкой темной материи.

Авторам удалось установить самые строгие на сегодняшний день ограничения на существование гипотетических частиц с массами до 30 килоэлектронвольт. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters (PRL).

Название QROCODILE расшифровывается как «Квантовая Криогенная Обсерватория для Поиска Темной Материи с Низкой Энергией». Эксперимент основан на применении сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов (SNSPDs), которые выполняют роль и мишени, и сенсора одновременно. Их ключевое преимущество — рекордно низкий порог чувствительности в 0,11 электронвольта, что делает возможным регистрацию минимальных энергетических выделений от легких частиц темной материи, недоступных для большинства существующих технологий.

В ходе первых испытаний установка, охлажденная до 100 милликельвин, проработала более 415 часов и зафиксировала 15 слабых необъясненных сигналов. Исследователи отмечают, что они не могут считаться подтверждением наличия темной материи, поскольку могут быть связаны с фоновыми помехами. При этом достигнутая чувствительность уже открывает новые направления поиска.

Еще одной особенностью QROCODILE является возможность параллельно исследовать взаимодействие темной материи не только с электронами, но и с нуклонами. В перспективе ученые намерены масштабировать установку до массива в десять мегапикселей, что значительно повысит точность измерений и позволит надежнее отделять полезные события от шумов.

Полученные результаты стали значимым шагом в мировой стратегии по поиску темной материи, где все большее значение приобретают квантовые технологии.