Крупнейший «пробег» LUX для поиска темной материи завершен

По данным ученых, установка LUX показала рекордную чувствительность: последняя калибровка в 2014 году позволила увеличить показатель до максимального — в четыре раза по сравнению с первоначальным. Тем не менее, детектор не сумел зафиксировать четкие следы частиц темной материи.

«То, что мы наблюдали, соответствует только реликтовому излучению», — заявил профессор Рик Гейтскелл.

Он добавил, что если темная материя попала в поле зрения установки, LUX почти наверняка ее «видел». В частности, устройство исключило значительный массив диапазонов и парных взаимодействий, где потенциально могли быть обнаружены ВИМПы — гипотетические слабовзаимодействующие частицы, главный кандидат на роль основы темной материи. Идея ВИМПов «остается жизнеспособной», подчеркнул Гейтскелл. Большая часть обнаруженных аппаратных ограничений детектора будут устранены в рамках подготовки к последующим экспериментам.

В новом исследовании, которое запланировано на 2020 год, планируется использовать усовершенствованную модификацию LUX — LUX-ZEPLIN (LZ) с объемом резервуара в 10 тонн. Ожидается, что его чувствительность превысит предельный уровень LUX в 70 раз.

20-месячный «пробег» LUX, длившийся с октября 2014 по май 2016 гг., — один из наиболее масштабных в череде исследований, посвященных темной материи. Впервые установка была запущена в 2013 году на 90 дней, по итогам которой команде проекта удалось исключить широкий спектр моделей частиц темной материи. В более ранних экспериментах ученые обнаружили потенциальные следы ВИМПов, характеризующиеся чрезвычайно низкой массой, но те не имели «подписи».

Детектор LUX представляет собой научный комплекс, установленный в шахте бывшего золотого рудника Homestake в Южной Дакоте в 2012 году. Ключевыми элементами системы являются бак с жидким инертным газом ксеноном, объем которого превышает 300 литров, и окружающие его датчики, направленные на регистрацию коротких вспышек света и электрических зарядов. Предполагается, что последние будут испускаться в результате столкновения ВИМПов с атомами ксенона в резервуаре.

По расчетам астрофизиков, темная материя может занимать порядка 80% Вселенной. Несмотря на теоретический характер концепта, существование темной материи не подвергается сомнению: на него указывают проблема вращения галактик, а также преломления фиксируемых излучений в космосе.