Ni Pesach Benson • Setyembre 17, 2025
Jerusalem, 17 Setyembre, 2025 (TPS-IL) – Isang groundbreaking na eksperimento ang nagtakda ng bagong pamantayan sa paghahanap para sa isa sa pinakamatagalang misteryo ng pisika: ang liwanag na madilim na materya. Nakamit ng mga siyentista ang walang kapantayang sensitibidad sa pagtukoy ng mahinang interaksyon sa pagitan ng madilim na materya at karaniwang materya, nag-aalok ng bagong daan para sa mga darating na pagtuklas at pumipigil sa limitasyon ng pag-unawa ng siyensiya sa uniberso.
Ang madilim na materya ay isang hindi nakikitang substansiya na bumubuo ng mga 85% ng materya ng uniberso. Hindi ito naglalabas, nag-aabsorb, o nagrereflect ng liwanag, kaya natutukoy ito ng mga siyentista lamang sa pamamagitan ng mga gravitational na epekto nito, tulad ng paraan ng pag-ikot o pagbigkis ng liwanag ng mga galaksiya. Ang madilim na materya ay mahalaga dahil ito ang humuhubog sa mga galaksiya, nagtutulak sa istraktura ng kosmos, at nakakaapekto sa pagbuo ng mga bituin at planeta. Ang liwanag na madilim na materya, sa kabilang dako, ay tumutukoy sa mga mas magaang partikulo – kadalasang libu-libong beses o milyun-milyong beses mas mababa kaysa sa isang proton. Dahil mas kaunti ang dala nilang enerhiya, mas mahirap silang madetekta.
Ang pagkakaiba ay karamihan tungkol sa kung gaano kaliit ang mga partikulo at gaano sensitibo ang mga detector na kailangan.
Ang pag-unawa sa madilim na materya ay maaaring magbunyag ng lubos na bagong pisika sa labas ng Standard Model.
Ang pag-usbong ay nagmula sa isang bagong eksperimento na tinatawag na QROCODILE, o ang Quantum Resolution-Optimized Cryogenic Observatory for Dark Matter Incident at Low Energy, na pinangunahan ng University of Zurich at Hebrew University ng Jerusalem. Kasama rin sa internasyonal na kolaborasyon ang Cornell University, Karlsruhe Institute of Technology, at Massachusetts Institute of Technology.
Sa core ng QROCODILE ay isang superconducting detector na pinalamig malapit sa absolute zero, na may kakayahang ma-sense ang mga energy deposit na kasing-liit ng 0.11 electron-volts – milyon-milyong beses mas maliit kaysa sa mga sinusukat sa karaniwang eksperimento ng particle physics. Ito ay nagbibigay-daan sa mga mananaliksik na suriin ang mga partikulo ng madilim na materya na may mga masa na malayo sa mga naunang sinuri.
Sa panahon ng 400-oras na science run, naitala ng eksperimento ang ilang hindi maipaliwanag na senyales. Bagaman masyadong maaga pa upang kumpirmahin ang mga ito bilang madilim na materya – maaaring mula sa cosmic rays o natural na background radiation – ang data ay nagbigay na sa koponan ng mga pangunahing limitasyon sa kung paano nag-iinteract ang liwanag na madilim na materya sa mga elektron at atomic nuclei.
Isa sa mga inobatibong feature ng QROCODILE ay ang potensyal nitong tukuyin ang direksyon ng mga papasok na partikulo. Dahil ang Earth ay gumagalaw sa galactic halo, inaasahan na ang madilim na materya ay darating mula sa isang preferential na direksyon. Ang mga susunod na upgrade ay maaaring payagan ang mga siyentista na magtukoy ng tunay na senyales ng madilim na materya mula sa random background noise, isang mahalagang hakbang patungo sa tiyak na pagtukoy.
«Para sa unang pagkakataon, naglagay tayo ng mga bagong limitasyon sa pag-iral ng lalo na liwanag na madilim na materya,» sabi ni Prof. Yonit Hochberg ng Racah Institute of Physics sa Hebrew University, isa sa mga pangunahing siyentista ng proyekto. «Ito ay isang mahalagang unang hakbang patungo sa mas malalaking eksperimento na sa huli ay maaaring makamit ang matagal nang hinahanap na direkta na pagtukoy.»
Ang susunod na yugto ng proyekto, NILE QROCODILE, ay magpapabuti pa sa sensitibidad ng detector at ililipat ang eksperimento sa ilalim ng lupa upang bawasan ang pakikialam mula sa cosmic rays. Nagplano ang mga mananaliksik na mag-deploy ng mas malalaking detector arrays, itulak ang mga threshold ng enerhiya pati na rin ang pagpapalakas ng shielding, lahat ay may layuning suriin ang madilim na uniberso ng mas detalyado.
Bagaman hindi tiyak ang pangwakas na pagtuklas ng liwanag na madilim na materya, ipinapakita ng QROCODILE na ang mga siyentista ay ngayon ay handa na upang suriin ang mga lugar na dating itinuturing na labas sa abot ng kamay.
«Sa mga bagong kasangkapang ito, binubuksan natin ang isang bintana sa isang bahagi ng uniberso na matagal nang itinago,» dagdag ni Prof. Hochberg. «Ang mga posibilidad para sa pagtuklas ay napakalaki, at tayo ay nagsisimula pa lamang.» Ang mga natuklasan ay inilathala sa peer-reviewed na Physical Review Letters.
