Нейтринные обсерватории найдут темную материю
Темная материя - это неуловимый тип материи, который не излучает, не отражает и не поглощает свет, но, по оценкам, составляет большую часть массы Вселенной. В течение последних десятилетий многие физики по всему миру пытались обнаружить этот тип материи или сигналы, связанные с его присутствием, используя различные подходы и технологии.
Поскольку ранее она никогда не обнаруживалась напрямую, состав и свойства темной материи остаются в основном неизвестными. Первоначально поиски темной материи были сосредоточены на обнаружении относительно тяжелых частиц. Однако совсем недавно физики также начали искать более легкие частицы с массой менее одного гигаэлектронвольта (ГэВ), которые, таким образом, были бы легче протонов.
Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Университета штата Огайо недавно показали, что сигнатуры этих частиц темной материи с энергией ниже ГэВ также могут быть обнаружены нейтринными обсерваториями - большими подземными детекторами, изначально предназначенными для изучения нейтрино (то есть легких частиц, которые слабо взаимодействуют с обычной материей).
Их статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, может послужить основой для будущих поисков легкой и темной материи, открывая новые пути, которые могут привести к ее обнаружению.
"Обнаружить легкую темную материю очень сложно, потому что при рассеянии она передает лишь небольшое количество энергии", - сказала Ребекка Лин, первый автор статьи Phys.org. "В то же время строятся нейтринные обсерватории, подобные "Юноне", с огромными массами мишеней и изысканно оснащенными детекторами, но изначально они не были спроектированы с учетом темной материи. Эта статья возникла из-за вопроса: "Почему нейтринные обсерватории не используются как стандартные специализированные эксперименты по прямому обнаружению темной материи?"
Перепрофилирование нейтринных детекторов для поиска легкой темной материи
Нейтринные обсерватории обычно имеют больший объем, чем большинство детекторов, на которые физики до сих пор полагались при поиске легкой темной материи. Многие из этих обсерваторий, включая обсерватории Юнона, Борексино и Камланд, основаны на жидких сцинтилляторах - жидкостях, которые излучают свет, когда через них проходят заряженные частицы.
"Эти жидкие сцинтилляторы имеют более низкие пороги возбуждения, чем другие детекторы, что означает, что они в принципе могут обнаруживать явления рассеяния с низкой энергией", - сказал Лиане. "Так почему бы их не использовать?"
В рамках своего исследования Лиане и ее коллега Джон Биком решили изучить потенциал перепрофилирования нейтринных обсерваторий для поиска легкой темной материи. Для этого они смоделировали рассеяние темной материи с энергией ниже ГэВ внутри детектора на основе сцинтиллятора, уделив особое внимание детектору JUNO, нейтринной обсерватории на юге Китая, который обладает замечательной чувствительностью.
"Мы показали, что нейтринные обсерватории могут действовать как мощные детекторы темной материи, отслеживая не отдельные события (как обычно работают нейтринные детекторы), а незначительное, изменяющееся во времени превышение их обычного "фонового" сигнала, чтобы подавить большие фоновые волны в режиме низкой энергии", - сказал Лиане. "Это приводит к потенциально лучшей в мире чувствительности к темной материи".
По сути, Лиане и Биком рассмотрели сценарий, в котором частицы темной материи в пределах нашей галактики пролетают через большой нейтринный детектор, заполненный жидким сцинтиллятором. В этом сценарии легкая частица темной материи может столкнуться с электроном внутри жидкости, возбуждая его и заставляя испускать крошечную вспышку света.
"Эта вспышка настолько мала, что обычно производит менее одного заметного попадания в фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), поэтому единичный случай рассеяния неотличим от обычной "скорости затемнения" детектора, случайных щелчков ФЭУ, которые всегда присутствуют из-за шума", - объяснил Лиане. "Ключевая идея заключается в том, чтобы использовать ежегодную статистику, а не единичные события. Темная материя в нашей галактике должна вызывать небольшую ежегодную модуляцию скорости рассеяния по мере того, как Земля движется вокруг Солнца".
Несмотря на то, что ежегодный сигнал, связанный с модуляцией рассеяния темной материи, очень мал, его частота предсказуема и может быть определена путем тщательного мониторинга частоты попаданий в ФЭУ с течением времени. Недавно предложенный исследователями подход к поиску темной материи с энергией ниже ГэВ имеет заметные преимущества по сравнению с используемыми в настоящее время методами.
"Во-первых, нейтринные обсерватории, такие как JUNO, имеют огромную массу мишени (около 20 000 тонн), что значительно увеличивает количество потенциальных выбросов темной материи по сравнению с обычными экспериментами по прямому обнаружению", - сказал Лиане.
"Во-вторых, жидкий сцинтиллятор, который они используют, имеет очень низкий энергетический порог для электронных возбуждений, что делает его особенно подходящим для темной материи с энергией ниже ГэВ. В статье мы рассматриваем конкретный пример с JUNO и показываем прогнозируемые кривые чувствительности для поперечного сечения рассеяния темной материи на электронах, демонстрируя, что этот метод может превзойти существующие эксперименты по прямому обнаружению в некоторых диапазонах масс".
Новые возможности для экспериментов с темной материей
В целом, анализы, проведенные этой командой исследователей, показывают, что даже если бы они были построены с совершенно иной целью, нейтринные обсерватории могли бы стать многообещающими инструментами для поиска легких частиц темной материи. В будущем предложенный ими подход к перепрофилированию этих обсерваторий может быть доработан и использован для поиска темной материи с энергией ниже ГэВ.
"Вместо того, чтобы искать крупные, реконструированные события, мы показываем, как использовать совокупную темную частоту PMT в качестве наблюдаемой темной материи, используя ее ежегодную модуляцию", - сказал Лиане. "Мы обнаружили, что, накопив данные примерно за год, JUNO может исследовать поперечные сечения рассеяния темной материи на электронах примерно до 1039 см2 на наличие темной материи с энергией МэВ, достигая интенсивности взаимодействия, которая особенно интересна с точки зрения теории элементарных частиц и к которой трудно получить доступ другими методами.
"Это открывает новые возможности для обнаружения в диапазоне масс МэВ-ГэВ и позволяет предположить, что несколько существующих и будущих детекторов (таких как Borexino и SNO+), возможно, уже способны внести свой вклад в конкурентные поиски, просто повторно проанализировав свои данные в этой системе".
Подход, предложенный Лианом и Beacom, вскоре может вдохновить физиков-экспериментаторов по всему миру полагаться на жидкие сцинтилляторы, используемые для изучения нейтрино при проведении экспериментов с темной материей. Такие усилия могли бы помочь в перепроверке сигналов, получаемых другими детекторами, установить более жесткие ограничения на свойства гипотетических частиц легкой и темной материи или даже могли бы способствовать их обнаружению.
"Есть несколько будущих направлений исследований, которые мне не терпится изучить", - сказал Лиане. "С теоретической точки зрения, мы хотим усовершенствовать моделирование того, как темная материя взаимодействует с конкретными материалами детектора, включая более подробные расчеты электронного отклика сцинтиллятора и потенциальных систематических погрешностей. С экспериментальной точки зрения важным шагом является сотрудничество с такими компаниями, как JUNO и другими, чтобы охарактеризовать их темновые показатели PMT в течение длительного времени и проверить, насколько они стабильны и понятны - это имеет решающее значение для поиска на основе модуляции".
В рамках своих следующих исследований исследователи планируют распространить идею, представленную в их статье, на другие конструкции детекторов, помимо жидких сцинтилляторов. Кроме того, они изучат возможность проведения совместных анализов, объединяя данные, собранные в нескольких обсерваториях в разных частях мира.
"Эти поиски будут чрезвычайно сложными", - сказал Биком. "Однако такова природа передовых физических исследований, и экспериментаторы очень умело обходят трудности. Тот факт, что существует несколько детекторов с различной чувствительностью, означает, что они могут помогать проверять результаты друг друга".
"В конечном счете, наша цель - создать надежную программу с несколькими экспериментами, которая может либо обнаружить темную материю с энергией ниже ГэВ, либо значительно сузить область, где она все еще может скрываться", - добавил Лиане.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Белый дом формирует научную группу по изучению НЛО

Добыча кислорода из лунной почвы

Заявления Спилберга о присутствии инопланетян

Как рассмотреть нашу Вселенную

Лаборатория естественной химии у протозвезд

Медицинские системы для Луны и Марса

Министерство обороны скрывает детали об НЛО

Мощный НЛО обнаружен в далекой черной дыре

Наблюдение НЛО в форме гигантской картофелины

Наше представление о календаре майя

Неразгаданные тайны Стоунхенджа

От морского дна до Марса

Сверхмассивные чёрные дыры - крупнейшие колыбели планет

Способ оценки масс новорожденных планет

Стремиться ли к Луне

Суперконтинент сделал из Земли снежный ком

Ученые обновляют план первого контакта

Фильм Спилберга об НЛО основан на достоверных данных

Хронология древних океанов Марса

Черная дыра образовалась раньше своей галактики

Артефакты на фотографии марсохода Кьюриосити

Белый дом опубликовал новые файлы с НЛО

Брифинг НАСА о инопланетной звездной базе

В архивах Ватикана нет записей об НЛО

В куклу вселился призрак собаки

Внутри особняка с привидениями в Денвере

Военные отслеживали антигравитационные технологии

Все cвидетельства путешествий во времени

Инопланетяне уже посещали Землю

НЛО над главным аэропортом Зимбабве

НЛО отслеживается самолетом ВВС США

НЛО пролетел по небу над Индией

Оранжевая сфера повергла рыбака в шок

Пентагон опубликовал 72 новых файла об НЛО

Путешественник во времени времен Второй мировой войны

Режиссер Стивен Спилберг заявляет, что мы не одиноки

Светящийся шар запустил рой загадочных объектов

Существование путешествий во времени

Убедитесь в реальности путешествий во времени

Черный шар засеивает облака дронами

Брифинг НАСА о инопланетной звездной базе на Луне

Где же все черные дыры промежуточной массы

Давно скрытые секреты выходят на свет

Диски, светящиеся шары и картофелина

Древние изменения климата Марса

Замечен всплеск наблюдений красных шаров

Исключение темной энергии из уравнения

Китай и Россия обладают сбитыми НЛО

Конференция по НЛО пройдет в Канаде

Красные карлики пожирают планеты, похожие на Землю

Лунные базы сталкиваются с невидимой угрозой

Новый телескоп может обнаружить 100 000 миров

Окончательная перепись близких звёздных систем

Почему первые галактики прекратили звездообразование

Размытые видеозаписи и никаких фактов

Странное квантовое свойство изолятора будущего

Триллер Стивена Спилберга об НЛО всех покорил

Туристы запечатлели яркий треугольный НЛО

Файлы об НЛО разжигают панику на Земле

Фильм Стивена Спилберга об НЛО бьёт рекорды

Эволюция городской мобильности. Все об электросамокатах

Встреча с инопланетянами в Розуэлле

За кулисами печально известного интервью Груша

Загадочная картофелина над Колорадо

Инопланетный корабль был всего лишь светом

Инопланетян по-прежнему нет

Наблюдения таинственных шаров

Недавно опубликованное досье Пентагона об НЛО

Новое внимание к исчезновению генерал-майора

Новые файлы НЛО могут содержать угрозу безопасности

Последние мгновения перед исчезновением генерала

Правительства скрывают правду об инопланетянах

Прозрачный НЛО искривил пространство

Разоблачитель НЛО заявляет о секретных расходах

Рецензия на фильм Стивена Спилберга

Сообщения о светящихся красных шарах

Странные огни, но мало неопровержимых фактов

США публикуют третью порцию файлов об НЛО

Трамп обнародовал третью порцию файлов об НЛО

Угрожает ли Вере раскрытие НЛО

Шкала сообщений об НЛО, заслуживающих изучения

Большинство американцев верят в НЛО

Вращающиеся диски и светящиеся шары

Время существует не везде

Инопланетяне могут существовать

Инопланетяне на чемпионате мира

Опубликованы новые файлы об НЛО

Официальные лица США приблизились к тайне НЛО

Пентагон опубликовал третью партию файлов об НЛО

Плазменные шары в центре внимания

Появление НЛО над Зимбабве летом 2008 года

Публичное раскрытие администрации Трампа

Пять сообщений правоохранительных органов о НЛО

Светящиеся шары на северо-востоке США

Создали ядерные шаровые молнии в лаборатории

США публикуют третью партию файлов об НЛО

Третья партия файлов об НЛО

Уфологические файлы Пентагона содержат видеозаписи

Фильм, который стоит посмотреть перед Днем раскрытия

Христианство совместимо с концепцией НЛО

Шаровые НЛО над северо-востоком США

Реальные истории, которые легли в основу фильмов ужасов

Артефакт обнаружен на фото марсохода

База инопланетян в районе северного полюса Луны

Восемь инопланетных существ, описанных властями

Грибы на Марсе сделают реголит плодородным

Загадочный водяной лед Меркурия

Замаскированный НЛО направляется к району ранчо Скинуокер

Инвестор ищет возможности, связанные с НЛО

Инопланетяне как никогда близки

Кладезь данных о гравитационных волнах

Марс может помочь нам понять маргинальные экзопланеты

Невероятный научно-фантастический мини-сериал

Новый опрос проливает свет на убеждения американцев

Обнаружена трижды затменная система звёзд

Одержимость Стивена Спилберга инопланетянами

Пилот видел НЛО размером больше авианосца

Правительственные секреты об инопланетянах

Привел ли инцидент в Варгинье к обнаружению инопланетян

Реальные доказательства или мистификация

Светящийся шар завис над городом

Умирающая звезда создала Хрустальный Шар

Величайшее сокрытие информации в истории США

День раскрытия информации хочет, чтобы вы поверили

Доказательство реальности путешествий во времени

Как использовать лунные ресурсы

Миллиарды секретных расходов, скрытых от Конгресса

Многие фильмы Спилберга об инопланетянах глубокие

Многомиллиардный секрет американских военных

Не верьте ажиотажу вокруг искусственного интеллекта

НЛО увеличивает число подписчиков блогеров

Определили физические признаки нашего Сознания

Отвечать на сигналы инопланетян запрещено

План на день, когда инопланетяне вступят в контакт

Почему размер популяции не спасает ее от вымирания

Связи ЦРУ с инопланетными технологиями

Скрытый порядок в многомерной случайности

Странные огни, бесшумные корабли и близкие встречи

США изучали комаров как биологическое оружие

ЦРУ собирает инопланетные технологии

Черные дыры делают экзопланеты непригодными для жизни

Эмили Блант изучала реальные истории о похищениях

Берегитесь Малдеров и Скалли

В файлах об НЛО христиане видят демонов

Внеземная жизнь может ускользать от зондов

Законодатели хотят, чтобы уфо-инсайдеры имели иммунитет

Как Великая пирамида пережила землетрясения

Конгрессмен осуждает препятствия на пути к правде

На острове Пасхи появилась новая статуя

Недалеко от Юпитера наши рой метеоритов

Нужно принять меры по обеспечению прозрачности

Обнаружили сверхземлю у близлежащего красного карлика

Писать письма инопланетянам нестоит

Правительство США вербовало детей-экстрасенсов

Правительству США известно об инопланетянах

Сильно покрасневшие загадочные квазары

Скептик посетил ранчо Скинуокер

Стивен Спилберг вызвал возмущение из-за НЛО

Стремление к раскрытию тайн НЛО

Уфо-инсайдеры штурмуют Капитолийский холм

Участники сообщества конспирологов на Reddit

Экзопланета размером с Сатурн и земной температурой

Адские планеты более распространены, чем экзоземли

Вот 15 лучших фильмов об НЛО

Встречи с инопланетянами. Факт или вымысел

Жанна д’Арк - девушка, которая определила будущее мира

Жуткий НЛО замечен в Бразилии

Инопланетяне - самозванцы

Испытали управляемый снаряд для рельсотрона

Как инопланетянам достичь Земли

Картина доказывает, что путешествия во времени реальны

Кристаллы пространства и времени

Людей отправляют в Ад чаще, чем в Рай

Обреченные экспедиции - почва для теорий заговора

Они прилетели из чужих миров

Откуда Земля получила фосфор и азот

Под водами озера Шамплейн скрывается чудовище

Правительству США известно о расах инопланетян

Решение проблемы Кардашева

Секретные программы обратного инжиниринга НЛО

Сотрудник ЦРУ рассекретил сеть инопланетных хабов

Что бы почитать про НЛО

Грузовики с КМУ от «Грузовик-ДВ»

Администрация Байдена стреляла ракетами по шарам

Архиепархия Вашингтона разошлась во мнениях о НЛО

Все предсказания Ванги на 2026 год

Наверх
Яндекс.Метрика