|
Эксперименты опровергают утверждение о темной материи
|
|
|
|
Докторская диссертация Софии Холлик, 25-летней доктора философии, недавней выпускницы лаборатории Райта Йельского университета в группе профессора Рейны Маруямы, внесла значительный вклад в ответ на многолетний вопрос в ее области о том, является ли сигнал, наблюдаемый в эксперименте, данные которого собирались с 1997 года, признаком прямое обнаружение темной материи. Результаты ее анализа, которые с большей уверенностью исключают объяснение темной материей, были опубликованы в журнале Physics Review Letters в статье "Комбинированный поиск темной материи с ежегодной модуляцией с помощью COSINE-100 и ANAIS-112".
|
|
|
|
В 1997 году в ходе эксперимента DAMA/NaI в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии был зафиксирован сигнал, годовая изменчивость которого наводила на мысль о темной материи. Несмотря на то, что последующий эксперимент DAMA/LIBRA дал аналогичные результаты, заявления о прямом обнаружении темной материи вызвали скептицизм у физического сообщества.
|
|
|
|
Для независимой проверки формулы изобретения были построены родственные эксперименты ANAIS-112 и COSINE-100 с использованием той же базовой конструкции, что и DAMA/NaI и DAMA/LIBRA. COSINE-100, расположенный в подземной лаборатории Янъян в Южной Корее, начал собирать данные в 2016 году. ANAIS-112, расположенный в подземной лаборатории Канфранк (LSC) в Испании, начал собирать данные в 2017 году. Маруяма является главным исследователем (PI) и научным сопредседателем COSINE-100.
|
|
|
|
|
|
|
Все эти эксперименты были разработаны для поиска признаков возможного рассеяния темной материи на детекторе на основе йодида натрия. Такая характеристика должна содержать отчетливую годовую модуляцию, поскольку скорость детектора относительно темной материи Млечного Пути меняется по мере обращения Земли вокруг Солнца. Наблюдения такой модуляции с помощью DAMA/NaI и DAMA/LIBRA не согласуются с другими экспериментами по прямому обнаружению и предсказаниями моделей. Однако воспроизводимость этих наблюдений не была тщательно проверена с использованием идентичных методов.
|
|
|
|
ANAIS-112 и COSINE-100 позволили провести такой тест, используя тот же материал для детекторов на основе йодида натрия, что и в экспериментах DAMA, а также некоторые дополнительные методы анализа, предназначенные для снижения фонового шума и повышения скорости обнаружения событий.
|
|
|
|
Было обнаружено, что наборы данных как от ANAIS-112, так и от COSINE-100, каждый из которых работает независимо, не содержат такой изменчивости, что предварительно исключает темную материю как причину более ранних наблюдений. В своей работе за 2025 год Холлик объединил данные ANAIS-112 и COSINE-100, и статистический анализ объединенного набора данных показал отсутствие существенных признаков ежегодной модуляции в соответствующих энергетических регионах. Этот результат фактически исключает темную материю как источник сигнала DAMA/LIBRA.
|
|
|
|
Холлик объяснил: "Эти результаты положили конец многолетним спорам (почти 30-летним) об источнике годового модуляционного сигнала DAMA/LIBRA. Они показывают, что из-за невоспроизводимости сигнала в COSINE-100 и ANAIS-112 модуляция не может быть приписана темной материи".
|
|
Заглядывая в будущее
|
|
|
|
Хотя исследование не дает объяснения тому, что является источником модуляции в эксперименте DAMA, исследователи говорят, что это позволяет сообществу исследователей темной материи проводить будущие поиски, не обремененные нерешенными заявлениями об обнаружении.
|
|
|
|
Маруяма сказал: "Хотя мы еще не знаем происхождения сигнала DAMA, сообщество исследователей темной материи теперь может сосредоточиться на поиске сигнала от темной материи, а не на погоне за призраком. Сотрудничество COSINE и ANAIS теперь сосредоточится на использовании детекторов темной материи на основе йодида натрия в том виде, в каком они были изначально задуманы, — детекторах, которые можно выращивать в больших количествах и получать доступ к темной материи малой массы, а также к нескольким различным взаимодействиям с использованием разных ядер с разной массой и ядерным спином".
|
|
|
|
Маруяма продолжил: "Это был долгий путь к проверке заявления DAMA об обнаружении темной материи, и я рад оставить DAMA позади".
|
|
|
|
Холлик в настоящее время работает научным сотрудником в Университете Сарагосы в Испании. Холлик сказал: "Этот проект вдохновил меня на переезд в Испанию, где я живу уже три года. После публикации наших результатов я выступал с докладами по всей Испании и Европе, встречаясь по пути со многими талантливыми физиками".
|
|
|
|
Холлик продолжил: "Проведение совместных исследований темной материи в рамках двух хорошо зарекомендовавших себя экспериментов, проведенных в противоположных концах света, способствовало уникальному международному обмену опытом наряду с глубокими знаниями в области физики ядерных частиц и темной материи".
|
|
|
|
Источник
|
