Oleh Pesach Benson • 15 September 2026
Yerusalem, 15 September 2026 (TPS-IL) — Tim ilmuwan Israel, Italia, dan Kroasia telah mengidentifikasi tiga bahan yang sudah ada yang dapat membuat pencarian masa depan untuk beberapa bentuk Materi Gelap yang paling ringan menjadi hingga 1.000 kali lebih sensitif daripada yang dimungkinkan oleh metode saat ini.
Materi gelap adalah zat tak kasat mata yang diyakini para ilmuwan menyusun sekitar 85% dari semua materi di alam semesta. Zat ini tidak dapat dilihat karena tidak memancarkan, menyerap, atau memantulkan cahaya, tetapi keberadaannya terdeteksi secara tidak langsung melalui tarikan gravitasinya pada galaksi dan struktur kosmik lainnya. Meskipun telah dicari selama berpuluh-puluh tahun, belum ada eksperimen yang pernah mendeteksi partikel materi gelap secara langsung.
Studi baru, yang diterbitkan dalam jurnal yang ditinjau oleh rekan sejawat Physical Review Letters, tidak mengklaim telah menemukan materi gelap. Sebagai gantinya, dengan menggunakan pemodelan komputer, para peneliti menghitung bahwa tiga bahan khusus dapat membuat detektor masa depan menjadi jauh lebih mudah untuk menangkap sinyal energi sangat lemah yang diharapkan ditinggalkan oleh materi gelap ketika materi tersebut berinteraksi dengan materi biasa.
Studi ini dilakukan oleh Prof. Yonit Hochberg dan Rotem Ovadia dari Universitas Ibrani Yerusalem, Dr. Dino Novko dari Institut Fisika di Kroasia, dan Prof. Antonio Politano dari Universitas L’Aquila di Italia tengah.
Bahan Tidak Biasa, Sensitivitas Tidak Biasa
Ketiga bahan tersebut dikenal sebagai “bahan kuantum” — zat yang perilaku kelistrikannya diatur oleh efek mekanika kuantum, memberi mereka sifat tidak biasa yang berguna untuk membangun detektor yang sangat sensitif. Bahan-bahan tersebut adalah: titanium diselenida, strontium rutenat, dan berlian yang telah diubah secara kimiawi (proses yang disebut “penドーoping-lubang” atau “hole-doping”) untuk mengubah sifat kelistrikannya.
Tidak satupun dari ketiga bahan tersebut baru atau eksotis untuk diproduksi — semuanya sudah dapat dibuat menggunakan teknik laboratorium yang ada.
Yang baru adalah penemuan, melalui simulasi komputer, bahwa bahan-bahan tersebut dapat sangat cocok untuk menangkap kategori materi gelap yang sangat sulit dipahami: partikel yang jauh lebih ringan daripada partikel yang sebagian besar eksperimen ada dibangun untuk dideteksi.
Karena partikel yang lebih ringan hanya mengendapkan sejumlah kecil energi ketika menghantam detektor, partikel tersebut jauh lebih sulit ditangkap — sebagian besar peralatan saat ini tidak cukup sensitif untuk memperhatikannya. Para fisikawan sering kali mendeskripsikan massa partikel menggunakan unit yang disebut elektronvolt, dan para peneliti sangat tertarik pada partikel yang lebih ringan dari sekitar satu “megaelektronvolt” — kira-kira seperdua ribu massa proton, salah satu partikel yang menyusun inti atom. Partikel yang sangat ringan ini dianggap sangat sulit dideteksi dengan teknologi yang ada.
Dari ketiga bahan tersebut, titanium diselenida menghasilkan hasil yang paling mencolok dalam simulasi, berpotensi meningkatkan sensitivitas detektor sebesar 100 hingga 1.000 kali lipat dibandingkan dengan bahan yang saat ini digunakan dalam pencarian materi gelap, bergantung pada massa partikel persis yang terlibat. Para peneliti mengatakan kuncinya terletak pada bagaimana elektron di dalam bahan-bahan ini bergerak.
Dalam kondisi tertentu, elektron dalam suatu bahan dapat bergetar bersama dalam pola seperti gelombang yang terkoordinasi — fenomena yang disebut para fisikawan sebagai “plasmon”. Getaran kolektif yang kecil ini, saran studi tersebut, dapat memperkuat sinyal yang sangat lemah yang akan dihasilkan oleh partikel materi gelap, sehingga lebih mudah dideteksi.
‘Kompas’ Materi Gelap
Para peneliti juga menemukan sesuatu yang berpotensi berguna untuk menyaring sinyal palsu: dua dari bahan tersebut — titanium diselenida dan strontium rutenat — merespons secara berbeda tergantung pada arah dari mana partikel materi gelap tiba.
Karena Bumi berotasi, sudut antara detektor laboratorium dan arah asal materi gelap yang diharapkan berubah seiring berjalannya waktu dalam sehari. Jika sebuah detektor benar-benar menangkap sinyal materi gelap yang nyata, sinyal tersebut harusnya berubah kekuatan dalam pola harian yang dapat diprediksi — bertindak seperti kompas yang membantu para ilmuwan membedakan deteksi asli dari kebisingan latar belakang atau alarm palsu.
Para peneliti menekankan bahwa temuan mereka adalah prediksi teoretis berdasarkan pemodelan komputer dalam kondisi ideal, bukan deteksi aktual dari materi gelap. Langkah selanjutnya adalah membangun detektor nyata menggunakan bahan-bahan ini untuk menguji prediksi secara eksperimental.
“Hasil kami memotivasi eksplorasi bahan-bahan ini dan bahan serupa sebagai konstituen detektor materi gelap (DM) generasi berikutnya,” tulis para peneliti, sambil menambahkan bahwa bahan kuantum lain yang belum diperiksa mungkin menyimpan potensi serupa yang belum tergali untuk pencarian tersebut.