Физики предложили три материала для детекторов тёмной материи с ростом чувствительности до 1000 раз

Международная команда физиков с участием специалистов Еврейского университета в Иерусалиме предложила принципиально новый подход к охоте на тёмную материю. Исследователи выяснили, что три материала — титанат диселенида TiSe₂, стронций рутенат Sr₂RuO₄ и легированный бором алмаз — способны усиливать крайне слабые сигналы от лёгких частиц тёмной материи. Чувствительность детекторов на их основе может вырасти в 100–1000 раз по сравнению с нынешними ориентирами.

Ключ к такому скачку — низкоэнергетические коллективные электронные возбуждения, плазмоны. Именно они позволяют эффективнее улавливать ничтожные порции энергии, которые гипотетические частицы тёмной материи передают электронам обычного вещества. Чем меньше энергии способен зафиксировать детектор, тем выше шанс заметить лёгкую частицу, которая почти не взаимодействует с привычной материей.

Расчёты велись с помощью первопринципных квантово-механических методов: учёные моделировали отклик каждого материала на контакт с лёгкой тёмной материей. Наиболее впечатляющий результат показал TiSe₂ — рост чувствительности на два-три порядка относительно эталонных материалов. Два кандидата из трёх обладают ещё одним ценным свойством: направленной чувствительностью. Их отклик зависит от направления движения частиц относительно кристаллической решётки. Поскольку Земля вращается, сигнал должен меняться в течение суток — это даёт шанс отделять события от тёмной материи от фоновых шумов, главной головной боли подобных экспериментов.

Работа опубликована в Physical Review Letters 2 сентября 2026 года. Речь пока не идёт о прямом обнаружении тёмной материи — исследователи говорят о материалах для будущих детекторов. Все три кандидата синтезируются существующими методами, а TiSe₂ авторы считают особенно перспективным для масштабного производства.

Ставка на плазмоны выглядит логичным шагом в ситуации, когда традиционные детекторы на жидком ксеноне или германии упираются в порог чувствительности для лёгких частиц. Если расчёты подтвердятся на практике, у физиков появится инструмент, который впервые позволит всерьёз проверять целый класс моделей тёмной материи, до сих пор остававшихся за пределами экспериментальных возможностей.

По материалам: iXBT