Главное: Темную материю наконец-то удалось «услышать». Об этом говорят ученые.
Детали: Физики из лаборатории Гран Сассо в Италии заявили, что «услышали» темную материю. Их цитирует издание Physical Review Letters.
Отмечается, что ученые использовали самый чувствительный на сегодняшний день во всем мире детектор темной материи XENON.
Как сообщается, им «удалось зафиксировать сигнал, потенциально указывающий на частицы субстанции».
Стоит пояснить, что XENON представляет собой исследовательский проект по изучению темной материи. Итальянская лаборатория находится глубоко под землей, чтобы обеспечить необходимое экранирование и уменьшить фоновый шум.
В статье сказано: «Частицы темной материи, или слабо взаимодействующие массивные частицы (Weakly interacting massive particles) можно обнаружить, если фиксировать ядерные распады и возмущения в закрытой камере, наполненной ксеноном».
Информируется: «Главный элемент установки третьей фазы проекта под названием XENON1T – резервуар с жидким радиоочищенным ксеноном массой две тонны».
Ученые говорят: «Согласно теоретическим предположениям, входящая частица темной материи, ударяющая по атомам в резервуаре, будет высвобождать фотоны и электроны, которые фиксируются в виде вспышек света фотоумножители в верхней и нижней частях резервуара».
В публикации говорится: «16 июня 2020 года исследователи заметили избыточные сигналы, которые они не смогли объяснить с помощью частиц стандартной модели или фонового шума. Всего за год ученые обнаружили на XENON1T 285 событий в диапазоне энергий, в котором они ожидали проявление частиц темной материи, 232 их них авторы уверенно отнесли к фоновым сигналам».
Кроме этого сообщается: «Остальные избыточные сигналы не выглядели так, как будто они исходят от WIMP. Атом, отскакивающий после удара вимпом, должен высвободить как фотоны, так и электроны, а характер избыточных событий указывает на то, что неопознанные частицы взаимодействуют с электронами атомов».
Как говорится в статье, ученые проанализировали три возможных источника: частицы, испускаемые Солнцем; следы радиоактивных примесей; и бозоны темной материи, которые ведут себя иначе, чем вимпы.
В публикации сказано: «Потенциальные солнечные частицы – нейтрино и аксионы, по мнению авторов, могли бы теоретически добраться до детектора XENON1T и произвести в нем значимый сигнал».
Физики подчеркивают: «Нейтрино должны для этого иметь больший магнитный момент, чем предсказывает стандартная модель. Обе гипотезы – нестандартных нейтрино и солнечных аксионов – противоречат наблюдениям за звездами: если бы эти частицы испускались Солнцем в достаточном количестве, чтобы объяснить сигнал XENON1T, они испускались бы и другими звездами, вызывая их быстрое охлаждение, а этого не происходит».
Также ученые отмечают: «Несмотря на усилия по подавлению фона, некоторая слабая нежелательная радиоактивность остается. Часть фоновых сигналов – от изотопов ксенона, криптона, йода и свинца, физики могут количественно оценить с помощью независимых измерений. Вклады других, например трития, изучены недостаточно. Если детектор содержит всего три атома трития на килограмм ксенона, один только бета-распад трития может объяснить сигнал».
При этом физики говорят: «Есть и третий сценарий – это наличие частиц темной материи, отличных от WIMP. Во-первых, сигнал выглядит так, как будто он исходит от частиц, сталкивающихся в основном с электронами атомов ксенона. Во-вторых, каждое из этих взаимодействий сбрасывает в атом несколько килоэлектронвольт энергии».
Они резюмируют: «В этом случае энергия столкновения должна соответствовать массе частицы темной материи. Есть два кандидата на эту роль с массой около двух килоэлектронвольт каждая – аксион, более тяжелый, чем солнечный; и темный фотон – более массивный родственник обычных фотонов с гораздо более слабым взаимодействием с материей. Если темные фотоны поглощаются со скоростью в десять-тридцать раз меньше, чем обычные фотоны, их взаимодействием можно объяснить сигнал в детекторе».
В тему: 7 октября 2020 года мы писали, что ученые объяснили нечто необъяснимое.
