|
Возможно, наконец-то, обнаружили темную материю
|
|
|
|
На глубине почти 5000 футов под поверхностью земли, в подземном исследовательском центре Сэнфорда (SURF) в Южной Дакоте, проводится эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ), эксперимент нового поколения с прямым обнаружением одного из ведущих кандидатов на роль темной материи: слабо взаимодействующих массивных частиц, или WIMP. Эксперимент основан на использовании чрезвычайно чувствительных детекторов, которые фиксируют столкновение WIMP с атомными ядрами в 10-тонном резервуаре с жидким ксеноном.
|
|
|
|
Конечно, ожидается, что это не будет обычным явлением. Как следует из их названия, ВИМПы, согласно теории, взаимодействуют с материей только посредством гравитации или слабого ядерного взаимодействия. Со временем ученые косвенно наблюдали темную материю — например, с помощью гравитационного линзирования, которое влияет на свет, который мы видим из далеких скоплений галактик. С другой стороны, прямое наблюдение частиц темной материи никогда ранее не проводилось.
|
|
|
|
Но теперь ситуация может измениться. Согласно новому результату, представленному на конференции TeV Particle Astrophysics (TeVPA) в Тендо, Япония, команда LZ обнаружила событие (произошедшее в 2023 году), которое представитель LZ Рик Гейтскелл назвал “абсолютно захватывающим”.
|
|
|
|
Детектор LZ регистрирует два различных сигнала при столкновении. Когда ядро ксенона отскакивает от поверхности после удара, оно испускает вспышку света, которую улавливают датчики, расположенные над резервуаром с жидким ксеноном. Та же система датчиков регистрирует электроны, когда они достигают верхней части резервуара и испускают еще одну вспышку света.
|
|
|
|
|
|
|
Ученые рассчитали, как определенные гипотетические версии темной материи должны взаимодействовать с ядрами ксенона, вызывая вспышки света и высвобождая электроны. Проанализировав данные за 220 дней, они обнаружили событие, которое соответствует этим математическим расчетам со статистической значимостью 2,6 сигма (пять сигма — это порог, при котором событие можно считать прямым доказательством существования темной материи). Статья с описанием этого открытия вскоре будет опубликована на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
«Мы очень заинтригованы этим событием, которое произошло в той области данных, где мы ожидаем появления темной материи, а фоновый шум очень низкий, — сказал Гайтскелл в пресс-релизе. — Поскольку мы зафиксировали только одно событие, не будем торопиться с выводами. Мы не утверждаем, что обнаружили темную материю. Но мы увидели кое-что интересное и хотим поделиться этим с научным сообществом, чтобы узнать ваше мнение».
|
|
|
|
Стоит отметить несколько важных моментов, касающихся этого открытия на данный момент. Во-первых, это событие произошло в июне, а лето (в северном полушарии) — это время, когда Земля на максимальной скорости врезается в поток тёмной материи галактики. Во-вторых, согласно их расчётам, если бы это единичное событие было вызвано вимпом, то его масса должна была бы составлять не менее 200 ГэВ/c2 (в 200 раз больше массы протона). И в-третьих, это было не самое простое взаимодействие, которое ожидали увидеть астрофизики: при таком взаимодействии на более низких энергиях должно было бы произойти каскадное отдача-событие, предшествующее основному событию. Однако не исключено, что другие типы взаимодействия (такие как неупругое рассеяние и упругое рассеяние с зависимостью от импульса) могли бы объяснить полученный результат.
|
|
|
|
Это, безусловно, интригующий результат, который, несомненно, будет тщательно изучаться в ближайшие месяцы и годы, но это всего лишь одно из возможных взаимодействий. На данный момент исследователи, похоже, настроены сдержанно оптимистично.
|
|
|
|
«Это первый случай в любом из экспериментов, в которых я участвовал, когда аномальное событие выглядит достоверным во всех отношениях», — заявил в пресс-релизе Аарон Маналасай, член попечительского совета LZ и физик из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. «Мы всё ещё ломаем голову, пытаясь понять, не упустили ли мы какой-нибудь редкий фоновый механизм, но мысль о том, что это может быть первым признаком существования тёмной материи, приводит нас в восторг».
|
|
|
|
Источник
|
