Ми знайшли її? Вчені виявили дивні сигнали в експерименті з темною матерією

17 червня 2020, 20:00

Фізики зіткнулися з незвичайними сигналами в експерименті з пошуком темної матерії. Вчені поки не можуть пояснити, що саме вони побачили, але ці сигнали порушують Стандартну модель фізики.

Згідно з результатами дослідження темної матерії XENON1T Національної лабораторії ядерної фізики Гран-Сассо у Італії, вчені виявили сигнали невідомого походження під час одного з експериментів пару років назад.

Відео дня

В межах експерименту XENON1T вчені намагаються виявити частинки темної матерії (гіпотетичної речовини, яка формує 85% енергії-маси Всесвіту) за допомогою резервуара-детектора з 3.5 тонн ксенону.

Оскільки передбачувана темна матерія не взаємодіє з доступною нам речовиною, вчені сподіваються, що деякі чутливі електрони ксенону, захованого під гірським масивом Гран-Сассо в Апеннінах, зможуть засікти активність цієї матерії.

Експерименти проводили у 2016−2018 рр., і, аналізуючи дані за цей час, фізики виявили більше взаємодій з ксеноновими детектором, ніж повинно було бути згідно зі Стандартною моделлю фізики найдрібніших частинок.

«Вчені не стверджують, що знайшли темну матерію. Замість цього вони кажуть, що спостерігали несподівану низку подій, джерело яких ще не повністю пояснене», — зазначено у пресрелізі на сайті XENON1T.

Повідомляється, що замість прогнозованих 232 взаємодій частинок з детектором, вчені виявили 282 взаємодії.

Автори експериментів запропонували три можливих варіанти пояснення цього: активність ще однієї гіпотетичної частинки, якій також приписували роль темної матерії — аксионів; активність певної форми квазічастинки нейтрино; або ж звичайний радіоактивний розпад ізотопу водню, — тритію, — який не врахували дослідники.

Хоча пізніше вчені підрахували ймовірність цих варіантів, і заявили, що причиною дивних сигналів під час експерименту з точністю до 99,98% не є активність вже відомих найдрібніших часток начебто аксионів і нейтрино.

Ймовірність того, що ці сигнали викликані не розпадом тритію, а якою-небудь іншою причиною становить 95%.

LUX-ZEPLIN (LZ) COLLABORATION / SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY
Фото: LUX-ZEPLIN (LZ) COLLABORATION / SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY

«У будь-якому випадку, є нова загадка. Щось тільки що „вдарилося“ в експерименті з найчутливішим детектором у світі, і це могло б стати нашою першою прямою вказівкою на природу самого невловимого джерела маси у Всесвіті: темної матерії», — пише астрофізик Етан Сігел.

Для визначення того, що це було насправді, вченим потрібно провести додаткові дослідження. Незабаром вчені з США та Китаю повинні провести аналогічні експерименти на своїх ксенонових детекторах, і підтвердити або спростувати існування незвичайних сигналів.

Під час наступного італійського експерименту — XENONnT — вчені планують додати у резервуар-детектор ще більше ксенону і повторити своє дослідження. Якщо цей сигнал, звичайно, як і раніше буде проявлятися.

Як уже писав НВ, кілька тижнів тому фізики з Каліфорнійського університету у Берклі заявили про початок робіт у надчутливому детекторі для пошуку темної матерії LUX-ZEPLIN (LZ).

poster
Дайджест головних новин
Безкоштовна email-розсилка лише відбірних матеріалів від редакторів НВ
Розсилка відправляється з понеділка по п'ятницю

Величезний резервуар з 11 тонн рідкого ксенону розмістять у покинутій шахті штату Південна Дакота, щоб унеможливити вплив будь-яких зовнішніх шумів на детектор.

За словами вчених, частинки ксенону можуть стати мішенню для частинок темної матерії, які будуть битися об них, вивільняючи кінетичну енергію.

Керівники проєкту LZ впевнені, що відкритий ними клас сигналів прямого виявлення призведе до справжньої революції у пошуку темної матерії, і дозволить експериментувати з енергіями, які у тисячі разів більше, ніж ті, які доступні нам сьогодні.

Саме на цьому детекторі планують повторити італійський експеримент XENON1T.

Показати ще новини
Радіо НВ
X