Nasze badania dotyczące ciemnej materii opublikowane w czasopiśmie Nature Communications!

Z przyjemnością informujemy o nowej publikacji grupy prof. Pustelnego w czasopiśmie Nature Communications. Publikacja, która jest owocem współpracy realizowanej z zespołem prof. Dmitra Budkera z Moguncji w Niemczech, dotyczy jednej z najbardziej tajemniczych zagadek Wszechświata – zagadki istnienia ciemnej materii.

Nowa metoda poszukiwań ciemnej materii

Obiektem badań opisanych w publikacji są nieuchwytne ultralekkie bozony znane jako cząstki aksjonopodobne. Te postulowane teoretycznie, ale dotąd nieodkryte cząstki, których masa jest o wiele rzędów wielkości mniejsza od masy najlżejszych znanych cząstek jakimi są neutrina, są jednymi z najważniejszych kandydatów na hipotetyczną ciemną materię. Aby je wykryć, autorzy zbudowali unikalne urządzenie: masywny "interferometr" składający się z dwóch najbardziej czułych stworzonych do tej pory czujników spinowych tzw. komagnetometrów atomowych. Synchronizując czyjnik działający w Krakowie z komagnetometrem działającym w Moguncji, skutecznie stworzono interferometr o ramieniu o długości niemal 1000 kilometrów. Urządzenie to zostało następnie wykorzystane do poszukiwania słabych zaburzeń, jakie ciemna materia mogła by generować w różnych miejscach na Ziemi.

Nowe limity na istnienie niewidzialnego Wszechświata

Chociaż eksperyment nie wykrył sygnałów pochodzących od cząstek aksjonopodobnych, uzyskane rezultaty stanowią istotny krok naprzód w poszukiwaniach fizyki wykraczającej poza Model Standardowy. Bezprecedensowa czułość nowej metody i kontynentalne rozmiary urządzenia pozwoliły ustalić nowe ograniczenia na potencjalne oddziaływania tych hipotetycznych cząstek z neutronami, protonami i elektronami.

Poszukiwania objęły aż dziewięć rzędów wielkości możliwej masy cząstek. Dla niektórych zakresów mas, nowe ograniczenia są nawet tysiąckrotnie bardziej restrykcyjne niż te uzyskane w jakimkolwiek wcześniejszym eksperymencie laboratoryjnym. W globalnych poszukiwaniach ciemnej materii, brak sygnału również jest istotnym wynikiem, gdyż pozwala zawęzić obszar poszukiwań w przyszłych eksperymentach.

Zapoznaj się z pełną publikacją: https://www.nature.com/articles/s41467-025-60178-6