Фізики наблизилися до розгадки темної матерії Всесвіту

07 лютого 2026 р. 15:40

07 лютого 2026 р. 15:40

Більша частина Всесвіту складається з темної матерії та темної енергії, природа яких залишається невідомою.

За наявними оцінками, близько 95% космічного вмісту не належить до звичайної матерії. Це обмежує сучасні уявлення про фундаментальні закони фізики.

Рупак Махапатра, експериментальний фізик елементарних частинок з Техаського університету A&M, працює над створенням надчутливих напівпровідникових детекторів. Вони базуються на кріогенних квантових сенсорах — “пристроях, що працюють за наднизьких температур для фіксації мінімальних енергетичних сигналів”. Такі інструменти застосовують у міжнародних експериментах з пошуку темної матерії.

Махапатра описує обмеженість знань через образну аналогію. «Це схоже на спробу описати слона, торкаючись лише його хвоста. Ми відчуваємо щось масивне й складне, але охоплюємо лише малу частину» , — зазначив фізик. Його команда нещодавно опублікувала результати в журналі Applied Physics Letters .

Темна матерія та темна енергія отримали свої назви через невідомий склад. Темна матерія формує масу галактик і скупчень, впливаючи на їхню структуру. Темна енергія — “явище, пов’язане з прискореним розширенням Всесвіту”.

Обидві компоненти не випромінюють і не поглинають світло. Це унеможливлює їхнє пряме спостереження. Дослідники аналізують лише гравітаційний вплив на рух галактик.

У лабораторіях Texas A&M розробляють детектори з винятковою чутливістю. Вони здатні реєструвати надрідкісні взаємодії частинок з речовиною. Такі сигнали можуть з’являтися раз на роки або десятиліття.

«Проблема в тому, що темна матерія взаємодіє надзвичайно слабо» , — пояснив Махапатра. «Нам потрібні детектори, здатні бачити події, які трапляються раз на рік» . Його група бере участь у глобальному експерименті TESSERACT.

«Йдеться про інновації» , — додав він. «Ми знаходимо способи підсилювати сигнали, раніше приховані шумом» . Texas A&M входить до обмеженого кола установ, задіяних у цьому проєкті.

Протягом 25 років Махапатра працює в експерименті SuperCDMS. У 2014 році він став співавтором статті в Physical Review Letters . Там було представлено метод “вольтажно-підсиленого калориметричного іонізаційного детектування”.

Цей підхід дозволив досліджувати низькомасивні WIMP — “гіпотетичні частинки зі слабкою взаємодією”. У 2022 році вчений долучився до роботи про комбінування різних методів пошуку. «Жоден експеримент не дасть усіх відповідей» , — зазначив Махапатра.

Він підкреслює практичне значення досліджень. «Якщо ми виявимо темну матерію, це відкриє нову главу фізики» , — сказав учений. За його словами, розвиток сенсорних технологій може привести до непередбачуваних застосувань.

WIMP розглядають як одного з головних кандидатів на роль темної матерії. Такі частинки можуть проходити крізь Землю без сигналу. Тому експерименти потребують багаторічних спостережень для фіксації навіть одиничної події.

Наука