暗黒物質:砂糖で検出可能か?(Dark matter: Detection with sugar?)

2026-02-23 マックス・プランク研究所

ドイツの Max Planck Institute for Physics の研究チームは、身近な物質である砂糖(スクロース) を暗黒物質検出の新しい材料として初めて実験的に検討した。暗黒物質は宇宙質量の大部分を占めると考えられているが、その正体は未だ不明であり、特に軽い暗黒物質粒子を捉える検出法が求められている。研究では、砂糖が高い水素原子含有量を持つため、軽い暗黒物質と相互作用時のエネルギー移転が有利になる可能性があり、低温条件で砂糖の単結晶を用いた検出試験を実施したところ、温度上昇と微弱な光という粒子相互作用のシグナルを観測することに成功した。これは砂糖結晶をクライオジェニック検出器として運用できる可能性を示す初の成果である。ただし、より大きく高純度な結晶や性能向上が必要であり、実際の暗黒物質検出に使えるようになるかは今後の研究課題である。

暗黒物質:砂糖で検出可能か?(Dark matter: Detection with sugar?)
Sucrose crystals on a nylon thread. They formed in a test tube containing a highly concentrated sugar solution.© Beatrice Mauri

<関連情報>

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A. Bento; F. Casadei; E. Cipelli; S. Di Lorenzo; F. Dominsky; P. V. Guillaumon,…
IEEE Transactions on Applied Superconductivity  Published:16 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1109/TASC.2026.3665430

Abstract

Several experiments are currently competing to directly detect sub-GeV/c2 dark matter through elastic scattering off various target nuclei. Hydrogen-rich materials, such as organic compounds, are promising candidate targets for such experiments due to favourable kinematics. In this paper, we present for the first time results ob tained with a sugar-based cryogenic particle detector. A sucrose (C12H22O11) monocrystal was instrumented with a neutron transmutation doped germanium thermistor to detect phonons from particle interactions, and was operated in the vicinity of a light detector. Particle interactions in the sugar were observed with associated scintillation light, indicating a possible channel for particle discrimination.

1701物理及び化学
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