Новый детектор темной материи дал первые результаты — Naked Science
24.05.2017
6 минут
Редакция
59

Новый детектор темной материи дал первые результаты

Международная группа ученых завершила обработку первичных данных, которые были получены с помощью нового детектора темной материи XENON1T.

xenon_press_release2

Темная материя представляет собой гипотетическую форму материи, которая слабо взаимодействует с электромагнитным излучением. Концепция восходит к 1940-м годам и ставит своей целью объяснение необычного движения галактик. При наблюдении восьми галактик в скоплении Кома американский астроном Фриц Цвикки (Fritz Zwicky) пришел к выводу, что устойчивость последнего может обеспечиваться только наличием дополнительных источников массы: показатель наблюдаемых звезд объяснял лишь десятые доли от необходимого. Впоследствии схожая аномалия была обнаружена для других галактик. Чтобы адаптировать их скорость к Общей теории относительности (ОТО), ученые ввели в рассмотрение новое вещество.

 

Несмотря на то, что темная материя участвует в гравитационных взаимодействиях, ее прямое выявление в известных электромагнитных спектрах считается невозможным. По современным представлениям, она, при массе в пять раз большей, чем «обычная» материя, состоит из вимпов (Weakly Interacting Massive Particle, WIMP) — гипотетических массивных частиц. В 2008 году исследователи из проекта DAMA сообщили о сезонной регистрации вимпов. Полученные данные они интерпретировали так: из-за оборотов Солнечной системы вокруг центра Галактики и Земли вокруг Солнца скорость планеты варьируется относительно Млечного Пути. В результате Землю, в зависимости от сезона, огибает разное количество вимпов.

 

График сечения рассеяния вимпов в зависимости от массы / ©E. Aprile et al., arXiv.org, 2017

 

Тем не менее, воспроизвести эксперимент не удалось. Осенью 2016 года на базе Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии начал работу сверхчувствительный детектор вимпов XENON1T. По сравнению с предшественником, XENON100, масса рабочего тела новой установки (газообразного и жидкого ксенона) была увеличена в 20 раз. Для минимизации механических воздействий система расположена на глубине 1400 метров. Детектор представляет собой цилиндр, в котором под давлением 1,9 бара и при температуре минус 96 градусов Цельсия находится примерно 3,5 тонны ксенона. От случайных микрообъектных воздействий рабочее тело защищают несколько слоев воды и других материалов.

 

Регистрация вимпов происходит следующим образом. Попадая на атомы ксенона, частицы рассеиваются, приводя к возникновению фотонов и ионизации газа. Под воздействием электрического поля освободившиеся электроны вылетают из жидкости в газ и фиксируются сцинтиляционным счетчиком. В ходе последующего анализа сигнала ученые исключают из рассмотрения события, связанные с распадом изотопов. Согласно выводам новой работы, в течение месяца XENON1T не детектировал события, ассоциирующиеся с рассеянием вимпов на нуклонах. Однако полученных данных достаточно, чтобы определить верхнюю границу сечения рассеяния (вероятности взаимодействия) с точностью 90 процентов.

 

Итоги исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.org.

 

Ранее астрономам удалось составить самую подробную топографическую карту темной материи в трех скоплениях галактик.

Позавчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Вчера, 14:48
8 минут
Мария Азарова

Специалисты подтвердили, что очагом возникновения инфекции стал оптовый рынок в городе Ухань, где продавали не только морепродукты, но и животных, в том числе змей и летучих мышей. Именно они могли быть источниками опасного коронавируса.

Позавчера, 11:41
7 минут
Мария Азарова

Ученые проследили эволюцию небольших придонных Hemiscyllium, которые любят прогуливаться по рифам и пескам и стали отдельным видом девять миллионов лет назад.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: