Темная материя «подала сигнал»

Физики зафиксировали потенциальный сигнал темной материи. Эксперимент проходит в специальной лаборатории, размещенной глубоко под землей.

Ученые в лаборатории Гран Сассо в Италии, работающие на самом чувствительном в мире детекторе темной материи XENON, сумели зафиксировать потенциальный сигнал темной материи, пишет Physical Review Letters.

Лаборатория для обеспечения необходимого экранирования и уменьшения фонового шума расположена глубоко под землей.

По мнению специалистов, частицы темной материи или слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP) можно обнаружить при фиксировании ядерных распадов в закрытой камере с ксеноном. Поэтому в исследование задействовали резервуар с жидким радиоочищенным ксеноном массой две тонны.

Как предполагают физики, входящая частица темной материи ударяет по атомам в резервуаре и высвобождает фотоны и электроны, после происходят вспышки света в верхней и нижней частях резервуара.

Еще несколько месяцев назад ученые обнаружили избыточные сигналы, которые они не смогли объяснить с помощью частиц стандартной модели или фонового шума.

Исследователи проанализировали три возможных источника возникновения сигналов: частицы, испускаемые Солнцем; следы радиоактивных примесей; бозоны темной материи.

Что касается первого предположения, то, как считают физики, солнечные частицы (нейтрино и аксионы) теоретически могли добраться до резервуара и произвести в нем заметный сигнал. Но для этого нейтрино должны, в частности, для этого иметь больший магнитный момент.

Также повлиять мог и фон, несмотря на то, что по его подавлению в лаборатории проводятся беспрецедентные усилия. Сами ученые допускают, что может иметься пусть слабая, но радиоактивность.

Специалисты отмечают, что даже если детектор XENON содержит всего три атома трития на килограмм ксенона, один только бета-распад трития может объяснить сигнал.

И наконец, еще один сценарий, который физики назвали «интригующим», — это наличие частиц темной материи, отличных от WIMP. Прежде всего, сигнал выглядит так, как будто исходит от частиц, сталкивающихся в основном с электронами атомов ксенона. И каждое из этих взаимодействий сбрасывает в атом несколько килоэлектронвольт энергии. При этом энергия столкновения должна соответствовать массе частицы темной материи.

«Виновниками» в этом физики считают аксион и темный фотон.

Специалисты отмечают, что если темные фотоны поглощаются со скоростью в 10-30 раз меньше, чем обычные фотоны, их взаимодействием можно объяснить сигнал в детекторе.