Физики подвели итоги 20 месяцев «охоты» за частицами темной материи

Большой подземный ксеноновый детектор изнутри. Изображение: Gigaparsek / Wikipedia

Большой подземный ксеноновый детектор не зафиксировал частицы темной материи, но ученые получили много данных и сузили круг поиска для будущих экспериментов. Следующий эксперимент назначен на 2020 год.

Считается, что темная материя составляет большую часть массы Вселенной, и, хотя «поймать» ее пока не удалось, на ее существование указывают косвенные наблюдения. К примеру, темная материя объясняет особенности вращения галактик или траекторию луча света в космосе. По одной из версий, темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц — вимпов (англ. weakly interacting massive particles — WIMP). Согласно этой теории, мы живем в непрерывном вимповом потоке, но не замечаем их, поскольку они очень плохо взаимодействуют с другой материей.

Вимпы должен был «поймать» Большой подземный ксеноновый детектор (англ. Large Undergound Xenon — LUX), расположенный на глубине 1400 метров в Сэнфордской подземной лаборатории — в шахте старого золотого рудника. LUX состоит из огромного, около трети тонны, резервуара с жидким ксеноном, окруженного чувствительными детекторами. Детекторы улавливают взаимодействия атомов ксенона с другими частицами. Эксперимент по поиску вимпов начался в октябре 2014 года и продолжался до мая 2016 года. За 20 месяцев работы LUX накопил около полумиллиона гигабайт данных.

На подготовительных стадиях ученые тщательно откалибровали прибор, чтобы отличать постоянный фоновый сигнал от возможных частиц темной материи. Реальная чувствительность прибора оказалась в четыре раза выше предсказанной, и физики уверены: если бы темная материя провзаимодействовала с ксеноновой мишенью прибора, LUX бы это «заметил».

Несмотря на отсутствие явно положительного результата, исследователи получили данные, которые лягут в основу будущих исследований темной материи. Авторы не считают, что их результаты опровергли теорию слабо взаимодействующих массивных частиц, напротив, круг поиска вимпов сузился. Следующий эксперимент по поиску темной материи запланирован на 2020 год. По предварительным оценкам, LUX-ZEPELIN, который будет содержать в 30 раз больший объем ксенона, будет в 70 раз чувствительнее детектора LUX.

О результатах исследования ученые рассказали на международной конференции, посвященной темной материи, которая прошла в Шеффилде (Великобритания). Подробно об экспериментах пишет сайт лаборатории LUX.

Теги:

Читать еще на Чердаке: