本报讯（全媒体记者 韩如意）暗物质被称为“现代物理学天空中最乌云”，虽然我们看不见摸不着，但它占据了宇宙质量的绝大部分。为了捕捉到它们的踪迹，科学家们一直在挑战技术极限。近日，中国科学技术大学自旋磁共振实验室荣星教授与浙江大学焦曼研究员合作，在超轻暗物质搜寻上取得重要进展。研究团队成功研制出首个工作在毫米波频段的“电介质堆栈探测器”，并开展了宽带实验搜寻。
　　近年来，新的超轻玻色子，如暗光子和轴子，成为备受关注的暗物质候选者。这类超轻暗物质理论预言的质量范围大都在μeV—meV量级，且毫米波频段的暗光子或轴子具有很强的理论动机。目前，国际上已有一系列实验搜寻这些超轻暗物质，但大多局限在30GHz以下。原因在于传统谐振腔实验中，腔的等效模体积（V∝f-3）会随着频率升高而迅速减小，导致暗物质在腔内激发产生的信号功率迅速衰减，因此在毫米波频段的暗物质搜寻实验面临巨大挑战。
　　面对这一难题，研究团队设计并搭建了国际上首个工作在毫米波频段的电介质堆栈探测器。该探测器结构独特，由四层铝酸镧电介质片和一面镜子巧妙组合而成。其采用开放腔设计，这一创新设计使得它的等效模体积比普通谐振腔大约两个量级。而且，在未来还有进一步提升的空间，只需增加电介质板的数目即可。电介质片的厚度与间距经过研究团队的精心设计和反复调试，这种精心的设计使得探测器能够巧妙地利用干涉原理，显著放大暗物质激发产生的微波信号，并在W波段实现宽带搜寻。这一特性为在毫米波频段捕捉暗物质的踪迹提供了有力保障。
　　基于这一先进的探测器，研究团队在387.72—391.03μeV区间开展了为期8天的暗光子实验搜寻。在实验过程中，团队成员们严谨细致，对每一个环节都进行了精心操作和严格监控。他们日夜坚守在实验室，密切关注着实验数据的变化。经过漫长而紧张的8天实验，数据分析结果逐渐浮出水面。遗憾的是，此次实验并未发现暗光子存在的证据。然而，这一结果并非毫无意义，相反，它在相应区间对暗光子动力学混合系数给出了迄今为止最严格的约束，相较此前结果提升了约两个数量级。这一成果为暗物质的研究提供了新的参考和限制条件，有助于科学家们进一步缩小暗物质可能存在的范围。
　　这项研究不仅在暗物质搜寻方面取得了重要成果，还解决了高频电介质堆栈探测器标定的技术难题。在探测器的研发和使用过程中，标定是一个关键环节，它直接影响到实验结果的准确性和可靠性。研究团队通过不断探索和实践，成功攻克了这一难题，打开了高频电介质堆栈探测器在毫米波频段的应用窗口。这一突破为将来更高频的超轻暗物质搜寻奠定了坚实的基础，使得科学家们在未来能够探索更广泛的频段，寻找暗物质的蛛丝马迹。