Нейтринные обсерватории найдут темную материю
Темная материя - это неуловимый тип материи, который не излучает, не отражает и не поглощает свет, но, по оценкам, составляет большую часть массы Вселенной. В течение последних десятилетий многие физики по всему миру пытались обнаружить этот тип материи или сигналы, связанные с его присутствием, используя различные подходы и технологии.
Поскольку ранее она никогда не обнаруживалась напрямую, состав и свойства темной материи остаются в основном неизвестными. Первоначально поиски темной материи были сосредоточены на обнаружении относительно тяжелых частиц. Однако совсем недавно физики также начали искать более легкие частицы с массой менее одного гигаэлектронвольта (ГэВ), которые, таким образом, были бы легче протонов.
Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Университета штата Огайо недавно показали, что сигнатуры этих частиц темной материи с энергией ниже ГэВ также могут быть обнаружены нейтринными обсерваториями - большими подземными детекторами, изначально предназначенными для изучения нейтрино (то есть легких частиц, которые слабо взаимодействуют с обычной материей).
Их статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, может послужить основой для будущих поисков легкой и темной материи, открывая новые пути, которые могут привести к ее обнаружению.
"Обнаружить легкую темную материю очень сложно, потому что при рассеянии она передает лишь небольшое количество энергии", - сказала Ребекка Лин, первый автор статьи Phys.org. "В то же время строятся нейтринные обсерватории, подобные "Юноне", с огромными массами мишеней и изысканно оснащенными детекторами, но изначально они не были спроектированы с учетом темной материи. Эта статья возникла из-за вопроса: "Почему нейтринные обсерватории не используются как стандартные специализированные эксперименты по прямому обнаружению темной материи?"
Перепрофилирование нейтринных детекторов для поиска легкой темной материи
Нейтринные обсерватории обычно имеют больший объем, чем большинство детекторов, на которые физики до сих пор полагались при поиске легкой темной материи. Многие из этих обсерваторий, включая обсерватории Юнона, Борексино и Камланд, основаны на жидких сцинтилляторах - жидкостях, которые излучают свет, когда через них проходят заряженные частицы.
"Эти жидкие сцинтилляторы имеют более низкие пороги возбуждения, чем другие детекторы, что означает, что они в принципе могут обнаруживать явления рассеяния с низкой энергией", - сказал Лиане. "Так почему бы их не использовать?"
В рамках своего исследования Лиане и ее коллега Джон Биком решили изучить потенциал перепрофилирования нейтринных обсерваторий для поиска легкой темной материи. Для этого они смоделировали рассеяние темной материи с энергией ниже ГэВ внутри детектора на основе сцинтиллятора, уделив особое внимание детектору JUNO, нейтринной обсерватории на юге Китая, который обладает замечательной чувствительностью.
"Мы показали, что нейтринные обсерватории могут действовать как мощные детекторы темной материи, отслеживая не отдельные события (как обычно работают нейтринные детекторы), а незначительное, изменяющееся во времени превышение их обычного "фонового" сигнала, чтобы подавить большие фоновые волны в режиме низкой энергии", - сказал Лиане. "Это приводит к потенциально лучшей в мире чувствительности к темной материи".
По сути, Лиане и Биком рассмотрели сценарий, в котором частицы темной материи в пределах нашей галактики пролетают через большой нейтринный детектор, заполненный жидким сцинтиллятором. В этом сценарии легкая частица темной материи может столкнуться с электроном внутри жидкости, возбуждая его и заставляя испускать крошечную вспышку света.
"Эта вспышка настолько мала, что обычно производит менее одного заметного попадания в фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), поэтому единичный случай рассеяния неотличим от обычной "скорости затемнения" детектора, случайных щелчков ФЭУ, которые всегда присутствуют из-за шума", - объяснил Лиане. "Ключевая идея заключается в том, чтобы использовать ежегодную статистику, а не единичные события. Темная материя в нашей галактике должна вызывать небольшую ежегодную модуляцию скорости рассеяния по мере того, как Земля движется вокруг Солнца".
Несмотря на то, что ежегодный сигнал, связанный с модуляцией рассеяния темной материи, очень мал, его частота предсказуема и может быть определена путем тщательного мониторинга частоты попаданий в ФЭУ с течением времени. Недавно предложенный исследователями подход к поиску темной материи с энергией ниже ГэВ имеет заметные преимущества по сравнению с используемыми в настоящее время методами.
"Во-первых, нейтринные обсерватории, такие как JUNO, имеют огромную массу мишени (около 20 000 тонн), что значительно увеличивает количество потенциальных выбросов темной материи по сравнению с обычными экспериментами по прямому обнаружению", - сказал Лиане.
"Во-вторых, жидкий сцинтиллятор, который они используют, имеет очень низкий энергетический порог для электронных возбуждений, что делает его особенно подходящим для темной материи с энергией ниже ГэВ. В статье мы рассматриваем конкретный пример с JUNO и показываем прогнозируемые кривые чувствительности для поперечного сечения рассеяния темной материи на электронах, демонстрируя, что этот метод может превзойти существующие эксперименты по прямому обнаружению в некоторых диапазонах масс".
Новые возможности для экспериментов с темной материей
В целом, анализы, проведенные этой командой исследователей, показывают, что даже если бы они были построены с совершенно иной целью, нейтринные обсерватории могли бы стать многообещающими инструментами для поиска легких частиц темной материи. В будущем предложенный ими подход к перепрофилированию этих обсерваторий может быть доработан и использован для поиска темной материи с энергией ниже ГэВ.
"Вместо того, чтобы искать крупные, реконструированные события, мы показываем, как использовать совокупную темную частоту PMT в качестве наблюдаемой темной материи, используя ее ежегодную модуляцию", - сказал Лиане. "Мы обнаружили, что, накопив данные примерно за год, JUNO может исследовать поперечные сечения рассеяния темной материи на электронах примерно до 1039 см2 на наличие темной материи с энергией МэВ, достигая интенсивности взаимодействия, которая особенно интересна с точки зрения теории элементарных частиц и к которой трудно получить доступ другими методами.
"Это открывает новые возможности для обнаружения в диапазоне масс МэВ-ГэВ и позволяет предположить, что несколько существующих и будущих детекторов (таких как Borexino и SNO+), возможно, уже способны внести свой вклад в конкурентные поиски, просто повторно проанализировав свои данные в этой системе".
Подход, предложенный Лианом и Beacom, вскоре может вдохновить физиков-экспериментаторов по всему миру полагаться на жидкие сцинтилляторы, используемые для изучения нейтрино при проведении экспериментов с темной материей. Такие усилия могли бы помочь в перепроверке сигналов, получаемых другими детекторами, установить более жесткие ограничения на свойства гипотетических частиц легкой и темной материи или даже могли бы способствовать их обнаружению.
"Есть несколько будущих направлений исследований, которые мне не терпится изучить", - сказал Лиане. "С теоретической точки зрения, мы хотим усовершенствовать моделирование того, как темная материя взаимодействует с конкретными материалами детектора, включая более подробные расчеты электронного отклика сцинтиллятора и потенциальных систематических погрешностей. С экспериментальной точки зрения важным шагом является сотрудничество с такими компаниями, как JUNO и другими, чтобы охарактеризовать их темновые показатели PMT в течение длительного времени и проверить, насколько они стабильны и понятны - это имеет решающее значение для поиска на основе модуляции".
В рамках своих следующих исследований исследователи планируют распространить идею, представленную в их статье, на другие конструкции детекторов, помимо жидких сцинтилляторов. Кроме того, они изучат возможность проведения совместных анализов, объединяя данные, собранные в нескольких обсерваториях в разных частях мира.
"Эти поиски будут чрезвычайно сложными", - сказал Биком. "Однако такова природа передовых физических исследований, и экспериментаторы очень умело обходят трудности. Тот факт, что существует несколько детекторов с различной чувствительностью, означает, что они могут помогать проверять результаты друг друга".
"В конечном счете, наша цель - создать надежную программу с несколькими экспериментами, которая может либо обнаружить темную материю с энергией ниже ГэВ, либо значительно сузить область, где она все еще может скрываться", - добавил Лиане.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Белая постройка на тёмной стороне Луны

Древняя голова короля с алмазом найдена на Марсе

Замаскированный НЛО пролетел в Австралии

Зелёный диск над Массачусетсом

Квантовая физика поможет найти Землю 2.0

Луна - космический корабль инопланетян

Лунные землетрясения могут обнажить лед

Марсианская постройка обнаружена марсоходом

Методы сельского хозяйства на Луне и Марсе

НЛО над Редондо-Бич

Оцениваем вероятность наличия воды на Марсе

Проект раскрывает спектры распадающихся экзопланет

Рой шаров над Исламабадом

Самый близкий в истории пролёт мимо астероида

Солнечный ветер перемешивает атмосферу Марса

Спутники Нептуна - обломки древних миров

Сфера Дайсона недалеко от Малой Медведицы

Три наблюдения НЛО над Огайо

Удивительное поведение жидкостей при кипении

Черный диск замечен на орбите

Какие вещи можно продать после длительного использования

Верность долгу. Боевой путь Героя Советского Союза Василия Прохорова

Австралийские озера рассказали о марсианской гидрологии

Безумное поглощение материи черной дырой

Взрыв черной дыры охватил 300 000 световых лет

Вулканические экзо-Ио вокруг супер-Юпитеров

Гигантские кольца в атмосфере Венеры

Доказательства того, что у Бетельгейзе есть компаньон

Зародыши самых ранних твердых тел в Солнечной системе

Маленькие красные точки могут быть фазой черных дыр

Марсианские скафандры должны быть на 40% легче

Марсоход обнаружил поле сотовых текстур

Мертвые звезды обладают удивительным аппетитом

Может ли ИИ помочь расшифровать древние языки

На Марсе когда-то была вода

НАСА планирует построить Обсерваторию обитаемых миров

Необычное облако появилось над Павловским Посадом

Новый поворот в решении проблемы Эйнштейна

Одно из самых редких событий с черными дырами

Падающие обломки Чиксулуба превратились в огненный шторм

Риски, связанные с космическим мусором

Толстая кора Луны может усиливать неуловимые сигналы

Величайшая угроза цивилизации наступит гораздо раньше

Венера остается тектонически активной

Возможный новый класс космических взрывов

Встряхивание атомов для создания квантового хаоса

Вулканическая активность на Ио

Гриб весом в 3 кг нашли в Калининградской области

До скрытого океана Европы будет сложно добраться

Загадки БАК обьяснили тёмной материей

Загадочные постройки на Луне

Золотой остров, которого никогда не существовало

Квантовое устройство в искривлённом пространстве-времени

Ключевой инструмент для поиска землеподобных миров

Марсианские полярные сияния

Миры Солнечной системы - захватывающие и нетронутые

Некоторые из самых больших загадок Вселенной

Неразорвавшаяся инопланетная ракета на Марсе

НЛО относятся к средневековой категории 'сверхъестественного'

Образцы горных пород с обратной стороны Луны

Сны оказались сложной пересборкой реальности

ЦРУ обнаружило станцию-призрак, полную секретов

Влияние Солнца на пылевые бури Марса

Доказательство апокалиптической войны на Марсе

Доктор Фаучи и происхождение CovID-19

Заговор, связанный с 'Филадельфийским экспериментом'

Звезда, вращающаяся вокруг сверхмассивной чёрной дыры

Изучение физики плазмы черных дыр

Исследователи SETI слушали не те частоты

Как Млечный Путь когда-то изменил ориентацию

Кандидаты в носители сфер Дайсона

Обнаружение НЛО на ранчо Скинволкер

Обнаружение обитаемых экзопланет в зоне Венеры

Огненный шар над Новой Зеландией

Одни и те же первые 60 секунд похищения

Орудия труда, противоречащие хронологии

Пентагон защищал секретные программы по НЛО

Повторяющееся извержение черной дыры

Самые мрачные предсказания Атоса Саломе

Секреты Ватикана и инопланетяне

Температура огненного спутника Юпитера Ио

Экзолуна бросает вызов космическим стереотипам

Профессиональная помощь аварийных комиссаров при дорожно-транспортных происшествиях

Танцы в женских стилях с нуля. Путь к уверенности и пластике

Динозавры всё ещё могут существовать

Доклад об НЛО выставлен на аукцион

Загадочный объект, найденный на Марсе

Звезда Табби и компаньон планетарной массы

Когда конспирологические убеждения влияют на поведение

Леб сменил охоту на инопланетян на математику в гольфе

Люди делят Землю с другим разумным видом

Мужчина с мозгом, растущим снаружи головы

На Марсе обнаружена инопланетная ракета

Настоящий шок от раскрытия информации об НЛО

НЛО перехитрил самолет и истребители

Передовые технологии при строительстве пирамид

Песня Леннона, вдохновлённая наблюдением НЛО

Почему галактики перестают формировать звезды

Ранчо Скинволкер является паранормальным объектом

Родился невероятно редкий двухголовый геккон

Таинственный объект над Средиземным морем

Туманность Медуза - место взрыва двух звёзд

Что на самом деле произошло 65 млн. лет назад

Элизондо опровергает слухи о своей новой должности

Атмосфера обнаружена на каменистой планете

Биологическая история Туринской плащаницы

Бюрократ препятствовал президенту в раскрытии НЛО

Вековая загадка звезды получила объяснение

Действительно ли существует тёмная энергия

Загадочные вспышки молний в глубинах океана

Загадочный обьект нашли у звезды Табби

Мероприятие по вызову НЛО в Аризоне

Новые горизонты гравитационно-волновой астрономии

Одна идея и две космические загадки

Планеты-гиганты в качестве детекторов темной материи

Ракету инопланетян нашли на Марсе

Рассмотрели компаньона Бетельгейзе

Редкое раннее сообщение о летающей тарелке

Робокоммунизм или цифровой фашизм

Секретная история программы наследия НЛО

Телескоп Уэбба обнаружил скрытую планету

Уфологический туризм в Японии

Экологический след ИИ не исчезнет на орбите

Эпигенетические часы старения сделали точными

Что изучают на онлайн-курсах испанского языка для начинающих

Вышедший из-под контроля ИИ может парализовать страну

Глубинное государство прячет данные об НЛО

Жители Кыштыма заметили НЛО

Загадочная близлежащая каменистая экзопланета

Используют ли инопланетяне энергию вращения звёзд

Компания Anthropic уничтожает редкие книг

Красные и зеленые волны над Францией

Масштабный пожар вспыхнул недалеко от Зоны 51

Металлические волны на древнем Марсе

Можем ли мы отправить звездолет к чёрной дыре

Наиболее распространенные случаи наблюдения НЛО

Неужели мы упускаем из виду инопланетные маяки

Обнаружена самая слабая экзопланета

Первый космонавт Казахстана видел НЛО

Противоречат ли НЛО и инопланетяне вере

США тайно извлекали обломки НЛО

Умер известный уфолог Пол Эндрюс

Фото НЛО, сделанные задолго до эры ИИ

Человек, вдохновивший Спилберга на увлечение НЛО

Я побывала на самом мистическом фестивале

Астероид оказался тёмной кометой

Белый дом поручил мне изучить документы об НЛО

Близлежащие планеты малы, странны и безжизненны

Геоинженерный метод охлаждения Земли

Доктор Фил ознакомился с файлами об НЛО

Загадочный белый объект, пролетевший сквозь облака

ИИ Claude ослушался руководителя Anthropic

Имплантат для восстановления зрения

Как измерить скорость вращения чёрной дыры

Наблюдение НЛО над Гавайями

НАСА тайно удалило признаки присутствия инопланетян

Обнаружена химия из инопланетного мира

Основы загадочных сил Эйнштейна

Правда ли, что США публикуют материалы об НЛО

Распад астероида объясняет бомбардировку Земли

Свидетельства древних столкновений на Марсе

Сейсмологи не смогли объяснить природу марсотрясений

Скрытые индивидуальные особенности вирусов

Управление инвалидной коляской силой мысли

Усилия Трампа по изучению НЛО

Артефакт может быть египетским летательным аппаратом

Биохакер создал своего клона-младенца

Вращение спутника Плутона и Харона замедляется

Документы Пентагона о сокрытии информации об НЛО

Дональд Трамп шокирует инопланетянами

Загадочное исчезновение звезды Тета Эридана

Инопланетная антигравитационная двигательная установка

Инцидент с НЛО в Стивенвилле в 2008 году

История, в которой мало науки и много вымысла

Как последовательности ДНК связываются друг с другом

Призыв астронома к финансированию исследований НЛО

Пространство-время подтверждает теорию Эйнштейна

Сверхмассивные черные дыры питаются сами собой

Свет может создавать трение без физического контакта

Случаи появления НЛО вдоль границы Техаса и Мексики

Стоимость доставки грузов в космос может снизиться

Таинственный гул получил научное объяснение

У Лох-Несского чудовища появились детеныши

У США есть более важные доказательства об НЛО

Уфологи оценивают влияние рассекречивания

Как выбрать ноутбук в Донецке. Экран, память и производительность

Наверх
Яндекс.Метрика