|
Темная материя пока не найдена
|
|
|
|
Невероятно чувствительный детектор темной материи LUX, погребенный под километровой толщей пород, не нашел ничего за 20 месяцев поиска темной материи — чем существенно сузил диапазон возможных свойств загадочной субстанции. 21 июля на 11-й конференции, посвященной темной материи (IDM2016), которая прошла в Шеффилде, Великобритания, ученые представили результаты работы LUX. На конференции собрались ученые, которые стремятся понять темную материю — из этого загадочного вещества, как полагают, состоит 4/5 массы Вселенной. Пока напрямую ее никто не наблюдал.
|
|
|
|
«LUX обеспечил миру самую лучшую чувствительность в поисках с момента первого запуска в 2013 году, — заявил Рик Гейтскелл, физик из Университета Брауна и представитель LUX. — С этим конечным результатом исследований, проводимых с 2014 по 2016 год, ученые коллаборации LUX вывели чувствительность прибора на максимальный уровень производительности, который в четыре раза превышает изначальные цели проекта».
|
 |
|
LUX — это сокращенно Large Underground Xenon, эксперимент по поиску темной материи. Он находится на глубине 1,6 километра в бывшем золотом руднике Южной Дакоты, который теперь называется Сэнфордский подземный исследовательский объект. Погруженный в 272500-литровый бак очищенной воды, 1,8-метровый титановый бак содержит 302 килограмма жидкого холодного ксенона. Задача ксенона — вспыхнуть в виде электрического заряда, и слабую вспышку света уловят окружающие сенсоры, когда частица темной материи столкнется с одним из его атомов. Толща воды и полуторакилометровая скала должны воспрепятствовать какому-либо другому возмущению спокойствия.
|
|
|
|
Этот последний результат показывает, что пока ничего, обладающее нужными свойствами, не нарушило спокойствие ксенона.
|
|
|
|
«Было бы чудесно, если бы улучшенная чувствительность также обеспечила нас четким сигналом темной материи, — говорит Гейтскелл. — Тем не менее, все, что мы наблюдали, согласуется только с фоном».
|
|
|
|
В поисках вимпов
|
|
|
|
Хотя ученые никогда не наблюдали темную материю напрямую, они знают, что она играет важную роль в нашей Вселенной: вращение галактик и то, как они изгибают свет, проходящий через них, показывают, что за гравитацию этих систем ответственна дополнительная материя.
|
|
|
|
LUX был создан для поиска слабо взаимодействующих массивных частиц (вимпов, WIMP) — ведущих кандидатов на роль темной материи. Эти частицы имеют массу в 10-100 раз больше массы протона, но взаимодействуют с обычной материей очень слабо (поэтому ученые не могут их обнаружить, не исхитрившись). Большинство частиц, вроде космических лучей, которые постоянно проливаются на Землю, будут остановлены камнем и водой, защищающими детектор, но вимпы смогут пройти насквозь. Иногда, если ученым повезет, они столкнутся с каким=нибудь атомом в плотно сбитом ксеноне и оставят слабый световой слет (жидкий ксенон прозрачен для фотонов). Другие частицы, которым удастся попасть в ксеноновую баню, вызовут множество вспышек среди ксеноновых атомов, но вимп — только одну.
|
|
|
|
Исследователи изучили огромный объем данных, собранных тщательно откалиброванным устройством, в рамках 20-месячного эксперимента, который был проведен после более слабого трехмесячного исследования LUX, проведенного в 2013 году и также с отрицательным результатом. Им удалось отфильтровать сигналы в данных, созданные частицами не темной материи, которым удалось попасть в баню и поучаствовать в эксперименте. Следовательно, перед учеными открылась уникальная возможность напрямую изучить взаимодействия темной материи, которые, как ожидалось, будут производить несколько сигналов из ста на килограмм ксенона.
|
|
|
|
То, что LUX ничего не нашел, не означает, что темная материя не состоит из вимпов; скорее, вмпы темной материи не обладают массой или не могут воздействовать на обычную материю в конкретном заданном диапазоне.
|
|
|
|
«Мы ждали позитивного сигнала, но природа была не так любезна», сказал Чам Гаг, физик из Университетского колледжа Лондона из участник LUX. «Тем не менее, и нулевой результат имеет большое значение, поскольку он меняет картину, ограничивая модели возможной темной материи».
|
|
|
|
Двигаемся дальше
|
|
|
|
LUX — одна из нескольких попыток найти темную материю, и его результаты помогут сузить исследования, которые будут проводиться в рамках следующих экспериментов. Другие эксперименты, вроде COUPP-60, XENON Dark Matter Project в Италии и SUPERCDMS использовали подобные методы сильного экранирования вещества и ожидания естественного появления темной материи.
|
|
|
|
А вот у эксперимента на Большом адронном коллайдере есть шанс создать темную материю и затем зафиксировать ее сигнал.
|
|
|
|
«Мы считали это битвой Давида и Голиафа между нами и гораздо большим Большим адронным коллайдером в ЦЕРН в Женеве, — говорит Гейтскелл. — LUX сражался последние три года, чтобы заполучить первое доказательство сигнала темной материи. Теперь нам останется дождаться, не покажет ли первый запуск БАК в этом году частиц темной материи, либо открытие свершится уже после появления нового поколения крупных детекторов».
|
|
|
|
Новый детектор LUX, LUX-Zeplin, будет в 70 раз чувствительнее LUX. Он займет место LUX, где и продолжит поиски.
|
|
|
|
http://hi-news.ru/research-development/samyj-chuvstvitelnyj-detektor-v-mire-ne-nashel-temnoj-materii.html
|
