Cientistas do Laboratório Nacional de Aceleração de Partículas do Departamento de Energia dos EUA demonstraram uma sensibilidade sem precedentes em um experimento chamado Dark SRF, que busca por partículas teorizadas chamadas de fótons escuros. A pesquisa utilizou cavidades de radiofrequência supercondutoras para aprisionar fótons comuns e procurar pela transição dessas partículas em suas contrapartes no setor escuro. O experimento estabeleceu a melhor restrição mundial para a existência de fótons escuros em uma faixa específica de massa. O fóton escuro é uma cópia semelhante ao fóton comum, mas com algumas variações. A luz que nos permite enxergar a matéria comum em nosso mundo é composta por fótons, mas essa matéria comum representa apenas uma pequena fração de toda a matéria existente. Nosso universo é preenchido por uma substância desconhecida chamada matéria escura, que corresponde a 85% de toda a matéria. O Modelo Padrão, que descreve as partículas e forças conhecidas, é incompleto. Na versão mais simples dos teóricos, um tipo de partícula de matéria escura não descoberta poderia ser responsável por toda a matéria escura do universo. No entanto, muitos cientistas suspeitam que o setor escuro do universo possua diferentes partículas e forças, algumas delas com interações ocultas com partículas e forças da matéria comum. Assim como o elétron possui cópias que diferem em alguns aspectos, como o múon e o tau, o fóton escuro seria diferente do fóton comum e teria massa. Teoricamente, uma vez produzidos, fótons e fótons escuros poderiam se transformar um no outro com uma taxa específica determinada pelas propriedades do fóton escuro. Para procurar por fótons escuros, os pesquisadores realizam um tipo de experimento chamado de "light-shining-through-wall", que utiliza duas cavidades metálicas ocas para detectar a transformação de um fóton comum em um fóton de matéria escura. Os fótons comuns são armazenados em uma das cavidades, enquanto a outra cavidade fica vazia. Em seguida, os cientistas procuram a presença de fótons na cavidade vazia. O experimento Dark SRF marca a primeira demonstração do uso de cavidades de radiofrequência supercondutoras em um experimento "light-shining-through-wall". As cavidades SRF utilizadas pelos pesquisadores são feitas de nióbio e, quando resfriadas a temperaturas ultra baixas, armazenam fótons com alta eficiência. No experimento Dark SRF, as cavidades foram resfriadas em um banho de hélio líquido a uma temperatura próxima do zero absoluto. Nessa temperatura, a energia eletromagnética flui facilmente pelo nióbio, tornando as cavidades eficientes para o armazenamento de fótons. Agora, os pesquisadores podem utilizar cavidades SRF com diferentes frequências de ressonância para cobrir diferentes faixas de massa potencial para os fótons escuros. Isso ocorre porque a sensibilidade máxima em relação à massa do fóton escuro está diretamente relacionada à frequência dos fótons comuns armazenados em uma das cavidades SRF. O experimento Dark SRF abriu caminho para uma nova classe de experimentos no Centro de Materiais e Sistemas Quânticos Supercondutores (SQMS Center), onde essas cavidades de altíssima eficiência estão sendo usadas como detectores extremamente sensíveis. Desde a busca por matéria escura até os estudos de ondas gravitacionais e testes fundamentais da mecânica quântica, essas cavidades de altíssima eficiência nos ajudarão a desvendar novas pistas sobre a física.