Понемногу познаем Вселенную. Эксперимент в Южной Дакоте дал новые подсказки о нейтрино, но не о темной материи
В рамках проекта LUX-ZEPLIN (LZ) международная команда ученых проанализировала рекордный набор данных (Фото: Мэтью Капуст/Sanford Underground Research Facility))
В Южной Дакоте завершился один из самых масштабных экспериментов по поиску темной материи, который, несмотря на отсутствие подтверждения ее сигналов, открыл новые детали физики элементарных частиц.
В рамках проекта LUX-ZEPLIN (LZ) международная команда ученых проанализировала рекордный набор данных, собранный детектором, расположенным на глубине около 1,6 километра под землей, и достигла самой высокой на сегодня чувствительности к одному из главных кандидатов на роль темной материи — слабо взаимодействующим массивным частицам (WIMP).
Исследование, результаты которого уже поданы в журнал Physical Review Letters и опубликованы как препринт на arXiv, имело две основные цели. Первая — определить свойства маломассивных вимпов, о которых говорят современные теоретические модели. Вторая — проверить, может ли детектор уверенно регистрировать солнечные нейтрино, почти безмассовые частицы, образующиеся в результате термоядерных реакций в недрах Солнца. Их сигнал может быть похожим на ожидаемые взаимодействия темной материи, поэтому точное обнаружение нейтрино позволяет избежать ложных интерпретаций.
Эксперимент длился 417 дней — с марта 2023 года по апрель 2025-го. Система LZ представляет собой большую цилиндрическую камеру с жидким ксеноном, который вспыхивает светом и высвобождает электроны в момент взаимодействия с элементарными частицами. Ожидалось, что вимпы дадут чрезвычайно слабый, но характерный сигнал. Однако команда не зафиксировала никаких событий, которые можно было бы достоверно связать с темной материей.
Несмотря на это, результаты стали важным шагом вперед. Ученые значительно сузили возможный диапазон свойств вимпов, что позволит будущим экспериментам точнее настраивать поиски. В то же время исследователи сообщили о росте уверенности относительно взаимодействия солнечных нейтрино типа бор-8 с ксеноном — сигнал, который давно ожидали подтвердить. Это открытие поможет отличать истинные события темной материи от шума в будущих наблюдениях.
Руководитель группы астрофизики частиц Университета Брауна Рик Гейтскелл отметил, что поиск темной материи является «попыткой решить огромную проблему — пробелы в нашем понимании Вселенной». Хотя сами вимпы не были найдены, эксперимент дал науке новые инструменты и знания, необходимые для дальнейших прорывов.
