Новый детектор темной материи дал первые результаты

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

7 265

Выбор редакции

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

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.

7 265

Подпишись на нашу рассылку лучших статей и получи журнал бесплатно!


Комментарии
Аватар пользователя Илья Ведмеденко
9 ч
Они и не стали. В материале ясно говорится: лучшими из...
Аватар пользователя Павел Коваленко
11 ч
Интересно, а с каких пор европейские самолёты стали...
Аватар пользователя Anton Chigurh
Вчера
Только кровь девственниц, только хардкор!
Комментарии

Plain text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <iframe> <embed> <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Comment text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <br/>

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку