Forskare meddelar genombrott i kvantdetektion av mörk materia
Forskare har utvecklat en ny kvantsensor som kan förbättra sökandet efter svårfångade mörk materia-partiklar. Innovationen, som beskrivs i en nylig studie, lovar att öka känsligheten för att detektera svagt interagerande massiva partiklar, eller WIMPs. Detta framsteg bygger på årtionden av partikelfysikforskning.
Ett team av fysiker från University of Zurich och samarbetspartners vid CERN avtäckte en ny kvantsensor utformad specifikt för mörk materiedetektering den 1 oktober 2025. Enheten utnyttjar supraledande kvantinterferensdetektorer (SQUIDs) för att mäta minimala magnetfältsfluktuationer som potentiellt orsakas av WIMPs som passerar genom jorden.
Forskningen, publicerad i tidskriften Nature, härstammar från experiment som genomförts under de senaste tre åren vid Large Hadron Collider (LHC)-anläggningen. Huvudforskaren Dr. Elena Rossi förklarade betydelsen: "Denna sensor uppnår en brusreducering med 50% jämfört med tidigare teknologier, vilket gör det möjligt för oss att undersöka djupare in i parameterutrymmet där mörk materia kan gömma sig." Studien rapporterar att sensorn detekterade anomal signaler i 15% av testkörningarna, även om ytterligare verifiering behövs.
Bakgrundskontexten visar att mörk materia, som utgör cirka 27% av universums massa-energi, förblir odetekterad trots omfattande ansträngningar sedan 1970-talet. Traditionella detektorer som de i Xenon1T-experimentet har gett nullresultat, vilket har drivit innovationer inom kvantteknologier. Detta nya tillvägagångssätt integrerar kvantintrassling för att förstärka signaler, en metod som först teoretiserades 2018.
Implikationerna är djupgående för kosmologi och partikelfysik. Om bekräftat kan sensorn bekräfta WIMP-modellen och omforma teorier om universums bildning. Utmaningar kvarstår dock: teamet noterar att miljöbrus från kosmiska strålar störde i 20% av mätningarna, vilket kräver skärmade underjordiska laboratorier för framtida utrullningar.
Medförfattaren Prof. Marcus Klein tillade: "Även om lovande är detta bara början; uppskalning kommer att kräva internationellt samarbete." Projektet fick finansiering från European Research Council, med prototyper redan installerade vid Gran Sasso National Laboratory i Italien. Inga direkta motsägelser framträder i rapporteringen, eftersom studien stämmer överens med tidigare LHC-data.
Denna utveckling kommer mitt i ett växande intresse för kvantapplikationer bortom databehandling, vilket potentiellt kan påskynda upptäckter inom grundläggande fysik.