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

Администрация Трампа опубликует записи об НЛО

Два внешних кольца Урана имеют разное происхождение

Джей Ди Вэнсу нужно быть аккуратней с высказываниями

Заменит ли ИИ людей-ученых

Заявления родителей Чандры Леви об НЛО

Зона 51 сотрясается от таинственных землетрясений

Инопланетяне прибыли из обреченного будущего Земли

Лучший способ поиска внеземного разума

Люди могут вырастить новые зубы всего за 4 года

Могла ли Чандра Леви быть убитой из-за НЛО

НЛО обгоняет истребители F-18

Пилоты видели очень странные вещи

Программа исследования НЛО - 'Space Tiger Team'

Разгадали главную тайну обоняния

Разоблачения НЛО и исследования паранормальных явлений

Республиканец делится мыслями о Зоне 51

Скоро будут опубликованы очень интересные файлы об НЛО

Струи черной дыры демонстрируют огромную мощь

Что мы знаем о пропавших и погибших ученых

Эффект домино от солнечных вспышек

Вещи, в которые вы не поверите

Демонические НЛО могут спровоцировать глобальную панику

Загадочные землетрясения вблизи Зоны 51

Закономерность, стоящая за землетрясениями

Комиссия никогда не общалась с пилотами по делу GOFAST

Люди созданы для того, чтобы жить намного дольше

Невероятные наблюдения пилотов привлекают политиков

Пилоты видели такое, во что вы бы не поверили

Полное раскрытие информации об НЛО близко

Призрачные частицы сохраняют массу в скрытом измерении

Разоблачители НЛО заявляют о кампаниях запугивания

Самопроизвольное возгорание человека. Факты и теории

Создан идеальный сценарий для фиксации НЛО

США в ближайшее время опубликуют файлы об НЛО

Тайна Рендлшемского леса

Трамп дразнит публикацией файлов об НЛО

Файлы об НЛО будут опубликованы в ближайшем будущем

Что представляет собой программа ВВС США 'Янки Блю'

Элизондо принимает участие в поиске пропавших ученых

Ярко-оранжевый шар замечен над Сассексом

Администрация США планирует опубликовать данные НЛО

В сообществе футурологов бытует противоречивая идея

Генерала обвиняют в предвзятом отношении к НЛО

Дональд Трамп обещает скорое обнародование файлов НЛО

Загадочный проект 'Янки Блю'

Загадочный случай самовозгорания

Инопланетяне уже живут среди нас

Историк восстановил утраченный отрывок Библии

Как образовались гигантские черные дыры

Количество поддельных сайтов об НЛО растет

НЛО - отвлекающий маневр

НЛО - это не пустяк

Пилот королевских ВВС видит будущее

Погиб очередной военный специалист по НЛО

Президент США дразнит общественность

Президент Трамп раскроет материалы о НЛО

Размышляя о тайне гравитационной постоянной

Трамп в ближайшее время раскроет файлы об НЛО

Ученые ищут внеземную жизнь со времен Аристотеля

Что на самом деле скрывается под Антарктидой

Геймпад Xbox не подключается к приставке или компьютеру

Генерал ВМС называет бывшего шефа AARO лжецом

Глава Anthropic предрёк исчезновение инженерных профессий

Дементор замечен над Астаной

Еврей из НЛО

Загадочное исчезновение экипажа корабля

Инопланетяне, кровь и Белый дом

Кем был уфолог Дэвид Уилкок

Несмотря на конфликт, Белый дом ведёт переговоры с Anthropic

НЛО выводят из строя ядерное оружие с 1960-х годов

Новые откровения о НЛО и почему это не случайность

Общественник предложил создать музей уфологии

Он знал много ядерных секретов

Они маскируются под дроны

Они нашли черную живую слизь внутри корабля

Пентагон купил ИИ Гугла

Сущности предупредили чиновников о начале их войны с Богом

У американцев с инопланетянами всё давно на мази

Уфолог Ник Поуп скончался в возрасте 60 лет

Частое использование ИИ влияет на мозг

Чешуя дракона обнаружена на Марсе

Время может двигаться и быстро, и медленно одновременно

Галактики растут вокруг черных дыр

Древний марсианский океан существовал

Зафиксировано изменение состава кометы 3I-ATLAS

Инопланетная жизнь может скрываться у всех на виду

Камера запечатлела Существо во время ограбления

Крах майя был вызван климатическими колебаниями

Метан выделяется из межзвездной кометы 3I-ATLAS

Метан обнаружен на гигантской экзопланете

Новая группа крови, которая есть только у трех человек

Опасения по поводу сокрытия информации об НЛО

Пентагон согласовывал позиции с Луисом Элизондо

Постоянно меняющаяся многопланетная система

Путешественник во времени прибыл из 2582 года

США десятилетиями проводили эксперименты с НЛО

Тайна НЛО в Уайт-Маунтинс

Темный вулканический пепел Марса

Трехмерная карта меняет представление о Вселенной

Человечество упускает что-то важное об НЛО

Я единственный человек в постапокалиптическом мире

Американская лаборатория изучала НЛО

Гигантская жуткая тень на Марсе сильно выросла

Гравитация подчиняется законам Ньютона и Эйнштейна

Доказательства существования магнетизма в звездах

Дональд Трамп приказал обнародовать досье об НЛО

Инопланетяне могут подтвердить свое существование

Информатор об НЛО умер от передозировки

Источник загадочной дымки в атмосфере Венеры

Как газ превращается в диски, формирующие планеты

Может ли темная материя образоваться из черных дыр

НАСА подтвердило дату сближения с Апофисом

Открытие на острове Пасхи может переписать историю

Планетам требуется больше воды для поддержания жизни

Разоблачитель НЛО скончался накануне дачи показаний

Темная материя объясняет появление ранних черных дыр

Теория заговора привлекает внимание законодателей

Теперь 13 погибших или пропавших без вести

Трамп обещает расследовать гибель ученых-уфологов

Федералы встречались по поводу НЛО в 1990-х годах

Черные дыры вызывают вспышки в триллионы солнц

Бытовки в Москве и модульное строительство. Оперативные решения для бизнеса и частного сектора

Давать показания в Конгрессе США опасно для жизни

Загадочная смерть информатора об НЛО

Изучала ли американская лаборатория НЛО

Информатор конгресса умер от наркотической смеси

Карта мира скоро будет переписана

Конгрессмен предупреждает о разрушительной правде

Кто стоит за исчезновениями и смертями ученых

НАСА обнаружило важный ключ к жизни на Марсе

НЛО раскрывают секреты, искажающие реальность

Правда о Великой пирамиде раскрыта

Пропавшие ученые изучали НЛО

Путешественник во времени из 2118 года

Разоблачитель НЛО скончался перед дачей показаний

Растет число свидетельств того, что они уже здесь

Сообщения об НЛО подпитывают спекуляции

Тайна пропавших и погибших ученых раскрыта

Теория о большой батареи в Великой пирамиде

Ури Геллер предупредил Трампа, что телепортация реальна

Уфо-информатор умер от передозировки

ФБР проводит расследование смерти информатора

Ватикан настаивает на обнародовании данных об НЛО

Всплыло жуткое видео пропавшего ученого

Духовность и религиозная связь с НЛО

Инопланетяне, НЛО и демоны

Конгрессмен видел ошеломляющие данные об НЛО

На одной стороне Земли быстро становится холоднее

Пентагон скрывает инопланетный корабль

Политик видел фотографии и видео НЛО

Последние леденящие душу слова уфолога

Последние моменты жизни уфолога

Предупреждение уфолога перед смертью

Пропавшие ученые. Заговора нет, только подозрения

Ролик фильма Спилберга 'День раскрытия информации об НЛО'

Скандал вокруг смерти уфолога Дэвида Уилкока

Смерти и исчезновения ведущих ученых США

Странная смерть всей семьи ученого НАСА

Тайна происхождения минералов

У пропавших ученых США есть кое-что общее

Уфолог найден мертвым в Колорадо

Уфолог размышлял о недавних смертях своих коллег

Автор статей о паранормальных явлениях скончался

Видеозаписи НЛО, которые не поддаются никакому объяснению

Земляне могут быть хуже инопланетян

Зловещие файлы об НЛО существуют

Исследователь НЛО знал что-то важное

Кем был уфолог Дэвид Уилкок

Конгрессмен поделилась душераздирающей новостью

Кто такой доктор Джон Бранденбург

Лучший друг Дэвида Уилкока ошеломлен его смертью

Разрушили ли кибер-сталкеры жизнь уфолога

Расследование смерти писателя-уфолога

Сообщения о самоубийстве уфолога

Тайна инопланетной жизни вот-вот будет раскрыта

Трагический инцидент с автором книги о НЛО

У Дэвида Уилкока были проблемы с психикой

Уфолог Дэвид Уилкок привлек к себе внимание

Уфолог умер в возрасте 53 лет после самоубийства

Череда смертей известных уфологов

Что стоит за всплеском интереса к уфологии

Электронные письма представителя Пентагона об НЛО

Братья Земли. Между вечной ночью и днем

Грань между человеком и инопланетянином

Действительно ли Луна богата железом

Доказательства существования первых звезд

Наверх
Яндекс.Метрика