Земля як детектор темної матерії: Японія, CERN та нові експерименти на полюванні за невидимим Всесвітом

Окремо команда під керівництвом Ацуші Нішізави (Хіросімський університет) запропонувала шукати аксіонну темну матерію, відстежуючи наднизькочастотні флуктуації земного магнітного поля, використовуючи природне магнітне середовище Землі як детекційне середовище . Теорія передбачає, що коли аксіони з масою між 1×10⁻¹⁵ еВ та 1×10⁻¹³ еВ проходять крізь Землю, вони взаємодіють із глобальним геомагнітним полем, генеруючи виявлювані електромагнітні хвилі .

Японія також лідирує в напрямку мінеральної детекції. Третя зустріч "Мінеральна детекція нейтрино та темної матерії" (MDνDM'25) відбулася в Йокогамі в травні 2025 року під егідою JAMSTEC, зосереджена на використанні мінеральних родовищ як природних довгоекспозиційних детекторів частинок .

Статус MOND: головна альтернатива темній матерії стикається з новими випробуваннями

Модифікована ньютонівська динаміка (MOND) пропонує, що гравітація поводиться інакше при низьких прискореннях, усуваючи потребу в невидимій темній матерії . Вона успішно передбачає криві обертання галактик, але останні докази значно її підважили:

• Дослідження динаміки Чумацького Шляху в травні 2026 року показало, що дані рішуче підтримують темну матерію над моделями модифікованої гравітації (MOND та STVG), відкидаючи MOND на рівні >13σ, а STVG на рівні >4σ . Це долає попередні виродження між баріонною структурою та законами гравітації .
• Повторний аналіз кулі Буллет у червні 2026 року показав, що спостереження все ще можуть бути узгоджені з альтернативою без темної матерії, але якщо темна матерія існує, то, ймовірно, в менших кількостях, ніж вважалося раніше .
• Огляд у травні 2025 року дійшов висновку, що MOND успішно пояснює криві обертання галактик, але не працює на масштабах галактичних скупчень . Найсерйозніша проблема полягає в тому, що галактичні скупчення демонструють залишкову масову невідповідність навіть при аналізі з використанням MOND .
• Окреме дослідження 2025 року з використанням карликових галактик показало, що передбачення MOND не відтворюють спостережувану поведінку, тоді як моделі темної матерії природно пояснюють дані .

Панівний науковий консенсус залишається на користь темної матерії над модифікованою гравітацією як пояснення для всього спектру космологічних та астрофізичних даних .

Нові детекторні проєкти: DELight у Гейдельберзі

У квітні 2026 року Німецьке дослідницьке товариство (DFG) схвалило фінансування в розмірі €5,3 млн для експерименту DELight — прямого пошуку легкої темної матерії з використанням надплинного гелію-4 як цільового матеріалу . Консорціум очолює Гейдельберзький університет, з партнерами в KIT (Карлсруе) та Фрайбурзькому університеті .

DELight зосереджується на частинках з дуже малою масою як кандидатах на темну матерію, пояснила професорка Катрін Валеріус . Детектор використовує надхолодний надплинний гелій, оснащений великоформатними магнітними мікрокалориметрами (LAMCALs), оптимізованими для виявлення частинок темної матерії дуже низької маси, які б створювали крихітні енергетичні сліди . Гелій пропонує кілька переваг: його низька ядерна маса та внутрішня радіочистота роблять його ідеальним для низькопорогових експериментів, а також він дозволяє створювати масштабовані конструкції детекторів .

Дослідницька група OMNIA в Інституті ядерної фізики імені Макса Планка (MPIK) у Гейдельберзі також активна в пошуках темної матерії через мікролінзування та астрочастинкові експерименти .

Експеримент FASER у CERN: розширення меж пошуку темних фотонів

Експеримент FASER (Forward Search Experiment) на Великому адронному колайдері продовжує давати результати. У квітні 2026 року він повідомив про нові пошуки темних фотонів, використовуючи 177 fb⁻¹ даних протон-протонних зіткнень із Run 3 LHC . Темні фотони — це гіпотетичні посередники прихованого "темного сектору", які могли б пояснити темну матерію .

Новий пошук FASER використовує дані, зібрані між 2022 та 2024 роками, що відповідають інтегрованій світності 177 fb⁻¹ при енергії в центрі мас 13,6 ТеВ . Спостережувана межа виключає темні фотони з масами від приблизно 10 до 150 МеВ та константами зв'язку близько 10⁻⁵–10⁻⁴, виключаючи частину космологічно життєздатного простору параметрів . EP-News у CERN підкреслив у червні 2026 року, що FASER відкрив нові вікна як у темні сектори, так і в нейтринну фізику ТеВ-масштабу .

Загальна картина

Поле рухається на кількох фронтах — природні детектори земного масштабу (Японія), нові спеціалізовані кріогенні експерименти (DELight у Гейдельберзі), колайдерні пошуки темного сектору (FASER у CERN) та постійна напруга між парадигмою темної матерії та альтернативами з модифікованою гравітацією. Пряме виявлення ще не знайшло темну матерію, але чутливість експериментів швидко покращується . Детектори наступного покоління, такі як DarkSide-20k, DARWIN/XLZD та PandaX-xT, знаходяться на стадії проектування, НДДКР або будівництва .