Neue Detektor-Technologie ermöglicht Suche nach leichter Dunkler Materie

ZÜRICH / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Forscherteam der Universität Zürich hat eine neue Detektor-Technologie entwickelt, die die Suche nach Dunkler Materie in einem bisher unerforschten Massenbereich ermöglicht. Mit einem supraleitenden Nanodraht-Einzelphotonen-Detektor (SNSPD) können nun auch Teilchen unterhalb der Elektronenmasse untersucht werden. Diese Innovation könnte entscheidende Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Dunklen Materie liefern.

Die Suche nach Dunkler Materie ist eine der größten Herausforderungen der modernen Physik. Obwohl sie etwa 80 Prozent der Materie im Universum ausmacht, bleibt ihre genaue Zusammensetzung ein Rätsel. Forscher weltweit versuchen, diese mysteriöse Substanz zu verstehen, indem sie nach den Lichtteilchen suchen, die bei der Kollision von Dunkler Materie mit sichtbarer Materie entstehen. Bisher konzentrierten sich die meisten Experimente auf Teilchen mit Massen, die denen bekannter Elementarteilchen ähneln.

Ein internationales Team von Wissenschaftlern der Universität Zürich, darunter Laura Baudis, Titus Neupert und Andreas Schilling, hat nun einen bedeutenden Fortschritt erzielt. Sie entwickelten einen supraleitenden Nanodraht-Einzelphotonen-Detektor (SNSPD), der in der Lage ist, Dunkle Materie in einem Massenbereich unter einem Megaelektronvolt (MeV) zu erforschen. Diese Technologie ermöglicht es, Teilchen zu detektieren, die leichter als ein Elektron sind, was mit bisherigen Methoden kaum möglich war.

Der SNSPD arbeitet, indem er Photonen mit niedriger Energie erkennt, die den supraleitenden Draht lokal erhitzen und dessen supraleitende Eigenschaften kurzzeitig aufheben. Der resultierende Anstieg des elektrischen Widerstands kann gemessen werden. Diese Empfindlichkeit macht den Detektor besonders geeignet für die Suche nach leichten Dunkle-Materie-Teilchen. Die Forscher haben den Detektor weiter optimiert, indem sie ihn mit supraleitenden Mikrodrähten ausstatteten und ihm eine planare Geometrie gaben, die ihn empfindlich für Richtungsänderungen macht.

Die Wissenschaftler vermuten, dass die Erde durch einen „Wind“ von Dunkler Materie bewegt wird, was bedeutet, dass der Teilcheneinfall je nach Relativgeschwindigkeit im Jahreszyklus variiert. Ein richtungssensitiver Detektor könnte helfen, Ereignisse herauszufiltern, die nichts mit Dunkler Materie zu tun haben. Zukünftige technische Verbesserungen könnten es ermöglichen, noch leichtere Teilchen zu detektieren. Zudem planen die Forscher, das System unterirdisch einzusetzen, um es besser von Störfaktoren zu isolieren.

Die bisherigen Modelle zur Beschreibung von Dunkler Materie stehen vor großen astrophysikalischen und kosmologischen Herausforderungen, insbesondere für Massen kleiner als die Elektronenmasse. Die neuen Erkenntnisse könnten daher entscheidend dazu beitragen, unser Verständnis von Dunkler Materie zu erweitern. Über ihre Forschungsergebnisse berichtet das Team in einem Artikel in der Zeitschrift Physical Review Letters.

Bestseller Nr. 1 ᵃ⤻ᶻ «KI Gadgets»

Apple AirTag - Finde und behalte Deine Sachen im Blick: Schlüssel, Geldbörsen, Gepäck, Rucksäcke und mehr. Einfaches Einrichten mit iPhone oder iPad. Austauschbare Batterie

30,99 EUR

Bestseller Nr. 2 ᵃ⤻ᶻ «KI Gadgets»

Mobvoi TicNote KI Digitales Diktiergerät, 64 GB Speicher, Notizrekorder mit Hülle, App-Steuerung, über 100 Sprachen, Transkribieren, Zusammenfassen mit AI Shadow,digitaler Audiorekorder Sprachrekorder

169,99 EUR

Bestseller Nr. 3 ᵃ⤻ᶻ «KI Gadgets»

Plaud Note KI Digitales Diktiergerät mit Hülle - 64 GB Aufnahmegerät mit KI-Technologie zum Transkribieren und Zusammenfassen, One-Touch-Aufnahme, Rauschunterdrückung, Unterstützt 112 Sprachen

169,90 EUR

Bestseller Nr. 4 ᵃ⤻ᶻ «KI Gadgets»

Plaud NotePin Sprachrekorder, KI-Sprachrekorder, App-Steuerung, KI-Notizgerät, KI-Transkription & Zusammenfassung, 112 Sprachen, 64GB Speicher, Audiorekorder für Vorlesungen, Meetings, Kosmisches Grau

169,90 EUR

Bestseller Nr. 5 ᵃ⤻ᶻ «KI Gadgets»

SOXOI KI Digitales Diktiergerät, 64GB Magnet Mini Aufnahmegerä mit ChatGPT 4o vom Transkribieren und Zusammenfassen für 102 Sprachen,One Touch Aufnahme, Voice Recorder Sprachrecorder (Schwarz)

89,99 EUR

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!