研究者らが暗黒物質検出のための新しい量子センサーを開発
科学者のチームが、暗黒物質の探索を革命化する可能性のある新しい量子センサーを発表しました。この装置は、最近の研究で詳述されており、先進的な量子技術を使用して、これまでにない感度でつかみどころのない粒子を検出します。この画期的な進歩は、宇宙の隠れた構成要素に対する私たちの理解を進展させることを約束します。
2025年9月30日に発表された研究で、カリフォルニア大学バークレー校の研究者らが、暗黒物質粒子を検出するために特別に設計された量子センサーの開発を発表しました。宇宙の質量の約85%を占めると推定される暗黒物質は、数多くの実験にもかかわらず、直接検出を逃れてきました。
このセンサーは、ダイヤモンド内の窒素空孔中心を利用して、弱く相互作用する質量粒子（WIMPs）によって引き起こされる可能性のある微妙な磁場変化を測定します。WIMPsは暗黒物質の有力な候補です。主任研究者のエレナ・ロッシ博士は、「この量子アプローチにより、従来の検出器が見逃す可能性のあるシグナルを探知でき、最大100倍の感度向上を提供します」と説明しました。この技術は、2010年代初頭に最初に探求された量子センシングの原則に基づいており、2023年から2025年にかけて実験室条件下でプロトタイプがテストされました。
チームの実験では、センサーを絶対零度近くまで冷却し、シミュレートされた暗黒物質の相互作用にさらしました。結果、この装置は背景雑音から潜在的な暗黒物質シグナルを高精度で区別できることが示されました。「感度において重要な閾値を越えました」とロッシは付け加え、サンフォード地下研究施設などの大規模な地下検出器への統合の可能性を強調しました。
この開発は、粒子物理学における継続的な課題の中で生まれています。以前の探索、例えばLUX-ZEPLIN実験では、null結果しか得られていません。新しいセンサーは、一部のコンポーネントを室温で動作させることでいくつかの制限を克服し、運用コストを削減します。示唆される影響には、暗黒物質の狩猟だけでなく、医療画像診断や航法システムへの応用も含まれます。
この研究は進展を示すものの、研究者らはフィールド展開と実世界での検証が必要だと警告しています。発見は、量子物理学と天体物理学の専門家による査読を受けたジャーナル Nature に掲載されました。