Fysiker vid Max Planck-institutet har utvecklat en ny detektor med hjälp av vanligt bordssocker för att söka efter lätta mörk materia-partiklar kända som WIMPs. Experimentet kylde sackaroskristaller till nära absolut noll men upptäckte inga tecken på de undflyende partiklarna efter 19 timmar. Detta tillvägagångssätt riktar sig mot interaktioner med väteatomer i sockret och erbjuder en ny vinkel i den långa jakten på att avslöja mörk materia.
Mörk materias existens härleds från dess gravitationspåverkan på galaxer, men årtionden av sökningar efter svagt interagerande massiva partiklar (WIMPs)—som länge betraktats som främsta kandidater—har inte gett några resultat. Traditionella detektorer letar efter blixtar av ljus från WIMP-interaktioner med vanlig materia, under antagandet att partiklarna är ungefär 2 till 10 000 gånger massan av en proton. Lättare WIMPs, som passar sämre med galaktiska observationer, kan dock interagera mer märkbart med lätta atomer som väte.
För att undersöka dessa lättare möjligheter skapade Federica Petricca och hennes team vid Max Planck-institutet för fysik i München, Tyskland, en detektor av sackaroskristaller. Varje sackarosmolekyl innehåller 22 väteatomer, vilket ger en tätare måltavla än ren väte, som är svår att använda på grund av sin låga densitet. Forskare odlade kristallerna från en koncentrerad sockerlösning under en vecka och kylde sedan dem till sjutusendels grad över absolut noll—cirka 0,007 Kelvin.
De övervakade mörk materia-signaler med en ultrasensitiv termometer för att detektera små värmeökningar och en fotonsensor för ljusblixtar. Anläggningen kördes i 19 timmar och registrerade ljusemissioner som stämde med större partiklar men inga svagare signaler som kunde indikera lätta WIMPs.
"Socker kristallerna har ställts in för att leta efter möjliga mörk materia-interaktioner med anmärkningsvärd känslighet", säger Carlos Blanco vid Pennsylvania State University. Han noterar att de skulle kunna avslöja extremt små rekyl från lätta WIMPs, även om det inte är klart om experimentet helt utesluter bakgrundskällor, såsom radioaktivt kol-14 som är vanligt i socker.
Detta bittersöta resultat belyser pågående innovation i mörk materia-jakter, detaljerat i ett preprint på arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.00068). Även om ingen detektion skedde utökar metoden verktygslådan för framtida sökningar.