طور فيزيائيون في معهد ماكس بلانك كاشفًا جديدًا باستخدام سكر الطاولة العادي للبحث عن جسيمات المادة المظلمة الخفيفة المعروفة باسم WIMPs. برد الجسيمات بلورات السكروز إلى ما يقارب الصفر المطلق، لكنهم لم يكتشفوا أي علامات للجسيمات الغامضة بعد 19 ساعة. يركز هذا النهج على التفاعلات مع ذرات الهيدروجين في السكر، مما يقدم زاوية جديدة في السعي الطويل لاكتشاف المادة المظلمة.
يُستدل على وجود المادة المظلمة من تأثيراتها الجاذبية على المجرات، ومع ذلك، فإن عقودًا من البحث عن جسيمات الضخامة المتفاعلة الضعيفة (WIMPs) —التي اعتبرت منذ زمن طويل المرشحين الرئيسيين— لم تُثمر شيئًا. يبحث الكواشف التقليدية عن ومضات ضوئية من تفاعلات WIMPs مع المادة العادية، مع افتراض جسيمات تقريبًا من 2 إلى 10,000 مرة كتلة البروتون. ومع ذلك، قد تتفاعل WIMPs الأخف وزنًا، التي تتناسب أقل مع الملاحظات المجرية، بشكل أكثر وضوحًا مع الذرات الخفيفة مثل الهيدروجين.
لاستكشاف هذه الإمكانيات الأخف، أنشأت فيدريكا بيتريكا وفريقها في معهد ماكس بلانك للفيزياء في ميونيخ، ألمانيا، كاشفًا من بلورات السكروز. تحتوي كل جزيء سكروز على 22 ذرة هيدروجين، مما يوفر هدفًا أكثر كثافة من الهيدروجين النقي، الذي يصعب استخدامه بسبب كثافته المنخفضة. نمى الباحثون البلورات من محلول سكر مركز على مدى أسبوع، ثم بردوهم إلى سبعة آلاف من الدرجة فوق الصفر المطلق —حوالي 0.007 كلفن—.
راقبوا إشارات المادة المظلمة باستخدام مقياس حرارة فائق الحساسية لاكتشاف زيادات حرارية صغيرة وجهاز استشعار فوتون للومضات الضوئية. استمر الإعداد لمدة 19 ساعة، مسجلاً انبعاثات ضوئية متسقة مع جسيمات أكبر لكن بدون إشارات أضعف يمكن أن تشير إلى WIMPs خفيفة.
"تم إعداد بلورات السكر للبحث عن تفاعلات محتملة للمادة المظلمة بحساسية رائعة"، يقول كارلوس بلانكو في جامعة بنسلفانيا ستيت. يشير إلى أنها يمكن أن تكشف عن ارتدادات صغيرة للغاية من WIMPs الخفيفة، على الرغم من عدم وضوح ما إذا كان التجربة تستبعد تمامًا مصادر الخلفية، مثل الكربون-14 المشع الشائع في السكريات.
يبرز هذا النتيجة المرة الحلوة الابتكار المستمر في صيد المادة المظلمة، المفصل في نسخة أولية على arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.00068). بينما لم يحدث اكتشاف، يوسع الطريقة أدوات البحث المستقبلي.