Рейтинг@Mail.ru
Физики зафиксировали возможный сигнал темной материи - РИА Новости, 13.10.2020
Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег Наука 2021январь - РИА Новости, 1920, 14.10.2019
Наука

Физики зафиксировали возможный сигнал темной материи

© XENON1T; adapted by APS/Alan StonebrakerПринципиальная схема детектора XENON1T
Принципиальная схема детектора XENON1T - РИА Новости, 1920, 13.10.2020
Принципиальная схема детектора XENON1T
Читать ria.ru в
МОСКВА, 13 окт — РИА Новости. Физики, работающие на самом чувствительном в мире детекторе темной материи XENON, сообщили, что им удалось зафиксировать сигнал, потенциально указывающий на частицы этой загадочной субстанции. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. В том же номере журнала размещены статьи пяти групп экспертов, в каждой из которых приводится оценка гипотез, объясняющих природу наблюдаемых сигналов (статья 1, статья 2, статья 3, статья 4, статья 5).
XENON — исследовательский проект по изучению темной материи, который реализуется в лаборатории Гран Сассо в Италии. Сама лаборатория находится глубоко под землей, чтобы обеспечить необходимое экранирование и уменьшить фоновый шум.
Физики считают, что частицы темной материи, или слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP — Weakly interacting massive particles) можно обнаружить, если фиксировать ядерные распады и возмущения в закрытой камере, наполненной ксеноном. Поэтому главный элемент установки третьей фазы проекта под названием XENON1T — резервуар с жидким радиоочищенным ксеноном массой две тонны.
Согласно теоретическим предположениям, входящая частица темной материи, ударяющая по атомам в резервуаре, будет высвобождать фотоны и электроны, которые фиксируются в виде вспышек света фотоумножители в верхней и нижней частях резервуара.
16 июня 2020 года ученые заметили избыточные сигналы, которые они не смогли объяснить с помощью частиц стандартной модели или фонового шума. В целом же в течение года исследователи обнаружили на XENON1T 285 событий в диапазоне энергий, в котором они ожидали проявление частиц темной материи. И только 232 их них авторы уверенно отнесли к фоновым сигналам.
Галактика NGC 1052-DF2 в созвездии Кита - РИА Новости, 1920, 10.09.2020
Ученые подтвердили новую теорию темной материи
Однако остальные, "избыточные" сигналы не выглядели так, как будто они исходят от WIMP. Атом, отскакивающий после удара вимпом, должен высвободить как фотоны, так и электроны, а характер "избыточных" событий указывает на то, что неопознанные частицы взаимодействуют с электронами атомов.
Исследователи XENON проанализировали три возможных источника: частицы, испускаемые Солнцем; следы радиоактивных примесей; и бозоны темной материи, которые ведут себя иначе, чем вимпы.
Потенциальные солнечные частицы — нейтрино и аксионы, по мнению авторов, могли бы теоретически добраться до детектора XENON1T и произвести в нем значимый сигнал. Однако нейтрино должны для этого иметь больший магнитный момент, чем предсказывает стандартная модель. К тому же, обе гипотезы — нестандартных нейтрино и солнечных аксионов — противоречат наблюдениям за звездами: если бы эти частицы испускались Солнцем в достаточном количестве, чтобы объяснить сигнал XENON1T, они испускались бы и другими звездами, вызывая их быстрое охлаждение, а этого не происходит.
Не исключают авторы влияние фона. Несмотря на беспрецедентные усилия по его подавлению, некоторая слабая нежелательная радиоактивность остается. Часть фоновых сигналов — от изотопов ксенона, криптона, йода и свинца, физики могут количественно оценить с помощью независимых измерений. Вклады других, например трития, изучены недостаточно. Авторы отмечают, что если детектор содержит всего три атома трития на килограмм ксенона, один только бета-распад трития может объяснить сигнал.
Но самый интригующий, по мнению исследователей, сценарий — это наличие частиц темной материи, отличных от WIMP. Во-первых, сигнал выглядит так, как будто он исходит от частиц, сталкивающихся в основном с электронами атомов ксенона. Во-вторых, каждое из этих взаимодействий сбрасывает в атом несколько килоэлектронвольт энергии.
В этом случае энергия столкновения должна соответствовать массе частицы темной материи. Есть два кандидата на эту роль с массой около двух килоэлектронвольт каждая — аксион, более тяжелый, чем солнечный; и темный фотон — более массивный родственник обычных фотонов с гораздо более слабым взаимодействием с материей.
По оценкам ученых коллаборации XENON, если темные фотоны поглощаются со скоростью в 10-30 раз меньше, чем обычные фотоны, их взаимодействием можно объяснить сигнал в детекторе.
Карта распределения темной материи во Вселенной - РИА Новости, 1920, 10.04.2020
Физики предложили искать темную материю на Земле
 
 
 
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии,
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Обсуждения
Заголовок открываемого материала