Tìm ra vật liệu mới có khả năng phát hiện vật chất tối

Các nhà khoa học tin rằng một chất liệu mới, được biết đến như một chất phát sáng nhấp nháy (scintillator) sẽ mở rộng việc tìm kiếm vật chất tối.

Phân tích mới cho thấy vật liệu scintillator này nhạy cảm với các hạt vật chất tối với khối lượng ít hơn một proton, nên cho phép các nhà khoa học dùng nó để tìm vật chất tối trong một quy mô trước đây chưa được khám phá.

Sự tương tác yếu của các hạt vật chất lớn, còn gọi là WIMP, như cách mô tả hạt vật chất tối với khối lượng lớn hơn proton. Các nhà khoa học đã cố gắng để phát hiện trực tiếp WIMP bằng cách sử dụng nhiều chiến lược, nhưng không thành công.
Vật chất tối bao gồm chất gì vẫn còn là một bí ẩn. Các nhà thiên văn học chỉ có thể phát hiện sự hiện diện của nó qua gián tiếp bằng cách đo ảnh hưởng lực hấp dẫn của nó. Nhưng các nhà nghiên cứu đang hy vọng rằng việc tìm kiếm ở một phạm vi thấp hơn có thể mang lại một bước đột phá tốt hơn.

Khả năng phát hiện của scintillator được mô tả trên Tạp chí Vật lý ứng dụng.

Vật liệu scintillator này bao gồm các tinh thể gallium arsenide, hoặc GaA, được tăng cường với chất silicon và Bo. Các mô hình cho thấy vật liệu độc đáo này trở nên sáng lóa khi va chạm với các hạt vật chất tối, làm giảm các electron.

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley ở California muốn kết hợp vật liệu này với một máy đo ánh sáng tự nhiên, có thể phát hiện ra một lượng nhỏ ánh sáng ở nhiệt độ cực thấp.

Trong đó, tinh thể Gallium arsenide khá dễ dàng phát triển. Trong các thí nghiệm gần đây, các tinh thể phát sáng mạnh mẽ khi các hạt điện từ bị trục xuất khỏi cấu trúc nguyên tử tinh thể.

Sau khi xây dựng, máy phát sáng GaA mới sẽ được đặt sâu dưới lòng đất, được bảo vệ khỏi các tia vũ trụ gây cản trở, mà nhờ hệ thống này các nhà khoa học hy vọng nó sẽ phát hiện các hạt vật chất tối.