北京
与普通物质不同，暗物质不发射、不吸收也不反射光，因此实际上是隐形的。
研究人员已确认，一类新型量子材料可能大幅提升对某些最轻、最难探测的暗物质形式的搜寻。
数十年来，物理学家一直在寻找暗物质——这种被认为约占宇宙全部物质85%的不可见物质。尽管其引力影响塑造了星系以及宇宙的大尺度结构，但暗物质从未被直接探测到。
如今，希伯来大学的研究人员识别出三种非常规量子材料，它们可能大幅推动对这些难以捉摸粒子的搜寻，为新一代超灵敏暗物质探测器铺平道路。
研究人员表示：“暗物质仍然是物理学中最大的谜团之一，要发现其本质，我们不仅需要重新思考所要寻找的粒子，还需要重新思考用于寻找它们的材料。通过识别那些能够自然放大轻暗物质预期产生的微小信号的量子材料，我们开辟了一条有前景的新路径，有望实现比当今现有实验灵敏得多的实验。”
与普通物质不同，暗物质不发射、不吸收也不反射光，因此实际上是隐形的。科学家只能通过寻找暗物质粒子与普通材料相互作用时沉积的微小能量来搜寻它。探测轻暗物质尤其困难，因为这些相互作用极其微弱，需要能够感知极小能量转移的材料。
该团队确定了三种有前景的候选材料——二硒化钛（TiSe₂）、钌酸锶（Sr₂RuO₄）和空穴掺杂金刚石——它们的量子特性能够自然放大这些微小信号。据一份新闻稿称，每种材料都拥有被称为等离激元的低能集体电子激发，这使得它们对轻暗物质粒子预期产生的微小能量沉积的响应，比传统探测器材料强得多。
暗物质仍然是物理学中最大的谜团之一
第一性原理量子力学模拟
利用先进的第一性原理量子力学模拟，研究人员计算了每种材料对潜在暗物质相互作用的响应方式。他们的结果表明，由这些材料制成的探测器可以探测此前无法触及的暗物质参数空间区域，在广泛的粒子质量范围内优于当今领先的候选材料。尤其是，根据该新闻稿，基于二硒化钛的探测器与当前基准材料相比，灵敏度可提高多达两到三个数量级。
该研究还揭示了另一个强大优势：所提出的材料中有两种表现出方向敏感性。它们不会对来自各个方向的粒子作出相同响应，而是其信号取决于入射暗物质粒子相对于晶体结构的取向。随着地球自转，这会在探测器信号中产生可预测的每日调制，为研究人员提供一种强大手段，以区分真正的暗物质事件与背景噪声。
研究人员透露，除了非凡的灵敏度之外，这些材料也是未来实验的实用候选者。研究人员指出，这三种材料都可以用现有技术合成，其中二硒化钛尤其适合规模化生产。结合现有的低阈值探测器技术，这些材料可能构成新一代暗物质实验的基础。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
