Ziemia jako detektor: najnowszy front w poszukiwaniu ciemnej materii

Japonia przoduje również w detekcji opartej na minerałach. Trzecia konferencja „Mineral Detection of Neutrinos and Dark Matter” (MDνDM’25) odbyła się w Jokohamie w maju 2025 roku, zorganizowana przez JAMSTEC. Jej celem było wykorzystanie złóż mineralnych jako naturalnych, długoekspozycyjnych detektorów cząstek .

Status MOND: wiodąca alternatywa dla ciemnej materii w obliczu nowych testów

Zmodyfikowana dynamika newtonowska (MOND) zakłada, że grawitacja zachowuje się inaczej przy niskich przyspieszeniach, eliminując potrzebę istnienia niewidzialnej ciemnej materii . Teoria skutecznie przewiduje krzywe rotacji galaktyk, ale najnowsze obserwacje znacząco ją podważyły:

• Badanie dynamiki Drogi Mlecznej z maja 2026 roku wykazało, że dane zdecydowanie faworyzują ciemną materię nad modelami zmodyfikowanej grawitacji (MOND i STVG). MOND jest wykluczona na poziomie >13σ, a STVG na poziomie >4σ . Wynik przełamuje dotychczasowe trudności w odróżnieniu tych modeli .
• Ponowna analiza Gromady Pocisków z czerwca 2026 roku sugeruje, że obserwacje mogą być spójne z alternatywą bez ciemnej materii, ale jeśli ciemna materia istnieje, to najprawdopodobniej w mniejszych ilościach niż wcześniej sądzono .
• Przegląd z maja 2025 roku podsumował, że MOND skutecznie wyjaśnia krzywe rotacji galaktyk, ale zawodzi w skali gromad galaktyk . Najpoważniejszym problemem jest to, że gromady galaktyk wykazują resztkową rozbieżność mas, nawet gdy analizuje się je w ramach MOND .
• Osobne badanie z 2025 roku dotyczące galaktyk karłowatych wykazało, że przewidywania MOND nie odtwarzają obserwowanego zachowania, podczas gdy modele ciemnej materii naturalnie wyjaśniają dane .

Panujący konsensus naukowy pozostaje taki, że ciemna materia jest preferowanym wyjaśnieniem pełnego zakresu danych kosmologicznych i astrofizycznych w porównaniu ze zmodyfikowaną grawitacją .

Nowe projekty detektorów: DELight w Heidelbergu

W kwietniu 2026 roku Niemiecka Wspólnota Badawcza (DFG) zatwierdziła finansowanie w wysokości 5,3 miliona euro dla eksperymentu DELight – bezpośredniego poszukiwania lekkiej ciemnej materii z wykorzystaniem nadciekłego helu-4 jako materiału docelowego . Konsorcjum prowadzi Uniwersytet w Heidelbergu, a partnerami są KIT (Karlsruhe) i Uniwersytet we Fryburgu .

DELight koncentruje się na cząstkach o bardzo małej masie jako kandydatach na ciemną materię, wyjaśniła profesor Kathrin Valerius . Detektor wykorzystuje ultrazimny nadciekły hel wyposażony w wielkopowierzchniowe magnetyczne mikrokalorymetry (LAMCAL), zoptymalizowane do wykrywania bardzo lekkich cząstek ciemnej materii, które powodowałyby znikome depozycje energii . Hel ma kilka zalet: niska masa jądrowa i wewnętrzna czystość radiacyjna czynią go idealnym do eksperymentów o niskim progu detekcji, a także umożliwia projektowanie skalowalnych detektorów .

Grupa badawcza OMNIA w Instytucie Fizyki Jądrowej Maxa Plancka (MPIK) w Heidelbergu również prowadzi poszukiwania ciemnej materii za pomocą mikrosoczewkowania grawitacyjnego i eksperymentów astrocząstkowych .

Eksperyment FASER w CERN: przesuwanie granic w poszukiwaniu fotonów ciemnych

Eksperyment FASER (Forward Search Experiment) przy Wielkim Zderzaczu Hadronów nieustannie dostarcza nowych wyników. W kwietniu 2026 roku poinformował o nowych poszukiwaniach fotonów ciemnych przy użyciu danych z 177 fb⁻¹ zderzeń proton-proton z Run 3 LHC . Fotony ciemne to hipotetyczne cząstki pośredniczące w oddziaływaniach ukrytego „ciemnego sektora”, który może wyjaśniać ciemną materię .

Nowe poszukiwania FASER wykorzystują dane zebrane w latach 2022–2024, co odpowiada zintegrowanej świetlności 177 fb⁻¹ przy energii w środku masy 13,6 TeV . Zaobserwowane limity wykluczają fotony ciemne o masach między około 10 a 150 MeV i sprzężeniach rzędu 10⁻⁵–10⁻⁴, odrzucając część kosmologicznie dopuszczalnej przestrzeni parametrów . CERN-EP-News w czerwcu 2026 roku podkreśliło, że FASER otworzył nowe okna zarówno na ciemne sektory, jak i na fizykę neutrin w skali TeV .

Szerszy obraz

Dziedzina rozwija się na wielu frontach – naturalne detektory w skali Ziemi (Japonia), nowe dedykowane eksperymenty kriogeniczne (DELight w Heidelbergu), poszukiwania ciemnych sektorów w zderzaczach (FASER w CERN) oraz ciągłe napięcie między paradygmatem ciemnej materii a alternatywnymi teoriami zmodyfikowanej grawitacji. Bezpośrednia detekcja wciąż nie znalazła ciemnej materii, ale czułość eksperymentów szybko rośnie . Kolejne generacje detektorów – DarkSide-20k, DARWIN/XLZD i PandaX-xT – znajdują się w fazie projektowania, badań i rozwoju lub budowy .