&bala; Física 18, S104
Sensores supercondutores podem detectar fótons únicos de baixa energia. Os pesquisadores agora usaram essa capacidade em um experimento de matéria escura.
Partículas putativas da matéria escura com massas abaixo de cerca de 1 MeV não são descartadas por observações astronômicas, mas são difíceis de detectar diretamente. Agora, Laura Baudis, na Universidade de Zurique e colegas, realizou um experimento de detecção direta dedicada a explorar essa faixa de massa (1). Os resultados fornecem novas restrições em modelos de partículas de matéria escura com massas tão baixas quanto 30 kev/c2.
A maioria das experiências de detecção direta se concentrou em matéria escura cujas massas se sobrepõem às de partículas elementares conhecidas. Se as partículas da matéria escura forem muito mais leves, elas não têm energia para causar os eventos de excitação ou ionização que os detectores padrão de fótons de semicondutores podem ver. Em uma prova de conceito de 2022, os pesquisadores-incluindo alguns membros da equipe de Baudis-testaram um dispositivo sensível a eventos de energia inferior: um detector de fóton único de nanofios supercondutores (SNSPD) (ver veja Sinopse: a matéria escura desce para o fio) (2). Nos SNSPDs, os fótons de baixa energia-e, potencialmente, partículas de matéria escura-produziram alterações mensuráveis nas propriedades eletrônicas dos dispositivos, quebrando os pares de Cooper que carregam a supercorrente.
Baudis e colegas otimizaram seu mais recente SNSPD para detecção de matéria escura. Em explicit, eles o equiparam com microondas supercondutores em vez de nanofios para maximizar sua seção transversal. Eles também deram uma geometria fina e plana para sensibilidade dependente da direção. Qualquer sinal de matéria escura deve ser mais forte na direção do movimento do sol através da By way of Láctea; portanto, essa dependência da direção ajuda a filtrar eventos que não são de mato-escuro.
Os pesquisadores dizem que as melhorias na técnica podem permitir que eles atinjam o limiar de 1 kev/c2abaixo dos quais os modelos de matéria escura enfrentam restrições astrofísicas e cosmológicas.
–Marric Stephens
Marric Stephens é um editor correspondente para Revista de Física com sede em Bristol, Reino Unido.
Referências
- L. Baudis et al.“Primeira pesquisa de matéria escura submev com o experimento qrocodile usando detectores de fótons únicos de nanofios supercondutores”. Phys. Rev. Lett. 135081002 (2025).
- Y. Hochberg et al.“Novas restrições à matéria escura de nanofios supercondutores,” Phys. Rev. d 106112005 (2022).
