De Pesach Benson • 15 septembrie 2026

Ierusalim, 15 septembrie, 2026 (TPS-IL) — O echipă de oameni de știință israelieni, italieni și croați a identificat trei materiale existente care ar putea face viitoarele căutări ale unora dintre cele mai ușoare forme de Materie Întunecată de până la 1.000 de ori mai sensibile decât permit metodele actuale.

Materia întunecată este o substanță invizibilă despre care oamenii de știință cred că alcătuiește aproximativ 85% din toată materia din univers. Ea nu poate fi văzută deoarece nu emite, nu absoarbe și nu reflectă lumina, dar prezența sa este detectată indirect prin atracția sa gravitațională asupra galaxiilor și a altor structuri cosmice. În ciuda deceniilor de căutări, niciun experiment nu a detectat vreodată în mod direct o particulă de materie întunecată.

Noul studiu, publicat în revista evaluată de colegi Physical Review Letters, nu susține că a găsit materie întunecată. În schimb, folosind modele informatice, cercetătorii au calculat că trei materiale specializate ar putea face mult mai ușor pentru viitoarele detectoare să capteze semnalele energetice extrem de slabe pe care se așteaptă ca materia întunecată să le lase în urmă atunci când interacționează cu materia obișnuită.

Studiul a fost efectuat de prof. Yonit Hochberg și Rotem Ovadia de la Universitatea Ebraică din Ierusalim, dr. Dino Novko de la Institutul de Fizică din Croația și prof. Antonio Politano de la Universitatea din L’Aquila din centrul Italiei.

Materiale neobișnuite, sensibilitate neobișnuită

Cele trei materiale sunt cunoscute sub denumirea de „materiale cuantice” — substanțe al căror comportament electric este guvernat de efecte mecanic-cuantice, conferindu-le proprietăți neobișnuite utile pentru construirea unor detectoare de înaltă sensibilitate. Acestea sunt: diselenidura de titan, ruthenatul de stronțiu și diamantul care a fost modificat chimic (un proces numit „dopare cu goluri”) pentru a-și schimba proprietățile electrice.

Niciunul dintre cele trei nu este nou sau exotic de produs — toate pot fi deja fabricate folosind tehnici de laborator existente.

Ceea ce este nou este descoperirea, prin simulare pe calculator, că acestea ar putea fi deosebit de bine potrivite pentru capturarea unei categorii de materie întunecată deosebit de eluzivă: particule mult mai ușoare decât cele pe care majoritatea experimentelor existente sunt construite să le detecteze.

Deoarece particulă mai ușoare depun doar o cantitate mică de energie atunci când lovesc un detector, ele sunt mult mai greu de capturat — majoritatea echipamentelor actuale pur și simplu nu sunt suficient de sensibile pentru a le remarca. Fizicienii descriu adesea masele particulelor folosind o unitate numită electronvolt, iar cercetătorii sunt deosebit de interesați de particule mai ușoare de aproximativ un „megaelectronvolt” — aproximativ a două mia parte din masa unui proton, una dintre particulele care alcătuiesc nucleul unui atom. Particulele atât de ușoare sunt considerate deosebit de dificil de detectat cu tehnologia existentă.

Dintre cele trei materiale, diselenidura de titan a produs cele mai frapante rezultate în simulări, îmbunătățind potențial sensibilitatea detectorului de la 100 la 1.000 de ori în comparație cu materialele utilizate în prezent în căutările de materie întunecată, în funcție de masa exactă a particulei implicate. Cercetătorii spun că cheia constă în modul în care se mișcă electronii din interiorul acestor materiale.

În anumite condiții, electronii dintr-un material pot vibra împreună într-un model coordonat de tip undă — un fenomen pe care fizicienii îl numesc „plasmon”. Aceste mici vibrații colective, sugerează studiul, ar putea amplifica semnalul extrem de slab pe care l-ar produce o particulă de materie întunecată, făcându-l mai ușor de detectat.

O „busolă” pentru materia întunecată

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, ceva potențial util pentru filtrarea semnalelor false: două dintre materiale — diselenidura de titan și ruthenatul de stronțiu — reacționează diferit în funcție de direcția din care ajunge o particulă de materie întunecată.

Deoarece Pământul se rotește, unghiul dintre detectorul unui laborator și direcția din care se așteaptă să vină materia întunecată se schimbă pe parcursul unei zile. Dacă un detector ar prelua efectiv un semnal real de materie întunecată, acel semnal ar trebui să își schimbe intensitatea într-un model zilnic previzibil — acționând ca o busolă care ajută oamenii de știință să deosebească o detecție genuină de zgomotul de fond sau de alarmele false.

Cercetătorii au subliniat că descoperirile lor sunt predicții teoretice bazate pe modelare computerizată în condiții ideale, nu o detecție efectivă a materiei întunecate. Următorul pas ar fi construirea unor detectoare reale folosind aceste materiale pentru a testa predicțiile în mod experimental.

„Rezultatele noastre motivează explorarea acestor materiale și a unora similare ca constituenți ai detectoarelor de materie întunecată (DM) de nouă generație”, au scris cercetătorii, adăugând că alte materiale cuantice încă neexaminate ar putea deține un potențial similar neexploatat pentru căutare.