「暗物質」現有的偵測方式，為其與原子核或電子的彈性散射。此方法的可觀察能量極低，且缺乏其他訊息互補。本院物理所粒子物理研究團隊提出新構想，在超新星爆炸後，以暗物質與探測器交互作用所產生的「餘暉（afterglow）」作為搜尋暗物質的新實驗訊號。

超新星爆炸中釋出的巨量的微中子，可將其動能轉移到宇宙中的暗物質。這些「加速暗物質（Boosted Dark Matter, BDM）」到達地球後，可在大型探測器中產生獨特的訊號。此外， BDM 事件之飛行時間分佈不僅異於超新星初始微中子及電磁波訊號，對該事件之觀測更可作為暗物質確鑿之證據，進而對其質量與交互作用散射截面積提供了重要且有力的線索。

此研究使用日本超級神岡實驗（Super-Kamiokande）的數據，分析超新星 SN1987a 事件可能產生的 BDM，對質量在百萬電子伏特以下暗物質的散射截面積得到嶄新的限制。相較於之前透過宇宙射線產生的 BDM，此方法將散射截面積的限制範圍下推了多個數量級。此外，未來實驗將能觀測由銀河中心超新星產生的 BDM，其靈敏度範圍更可進一步拓展搜尋暗物質的參數空間。

此研究成果已於 2023 年 3 月 14 日發表於 Physical Review Letters。研究工作主要由本院物理所前博士後研究員林彥勳（現任職國家理論中心）完成、副研究員吳孟儒組織，合作者包括：本院物理所特聘研究員王子敬與國立臺灣大學吳文華碩士生。為理論與實驗研究小組互補專長，加上院外大學同學參與的合作成果。

論文連結： https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.111002

▲宇宙暗物質從超新星爆發中釋放的微中子獲取動能。此為「加速暗物質」飛行時間測量的示意圖：描述探測器「餘暉」的物理起源和實驗訊號。