В ходе эксперимента LUX-ZEPLIN, расположенного на глубине более полутора километров в бывшей золотой шахте в Южной Дакоте, исследователи получили сигналы, которые могут быть первым прямым свидетельством существования темной материи, сообщает Space.com.
Что такое темная материя
Темная материя составляет около 85% всей материи во Вселенной, но до сих пор остается одной из величайших загадок современной физики. Она не излучает, не поглощает и не отражает свет, что делает ее невидимой для прямого наблюдения. Ее существование было впервые предположено в 1930-х годах для объяснения аномально высокой скорости вращения галактик.
Как работает детектор LZ
Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ) представляет собой 10-тонный резервуар с жидким ксеноном, окруженный сверхчувствительными детекторами света. Когда частица взаимодействует с атомами ксенона, возникают крошечные вспышки света, которые регистрируются оборудованием.
Глубокое подземное расположение эксперимента защищает его от космических лучей и другого фонового излучения, которое может имитировать сигналы темной материи. Детектор настроен на поиск слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMPs) — гипотетических частиц, которые являются основными кандидатами на роль темной материи.
Предварительные результаты
В ходе первых 60 дней работы эксперимента исследователи зафиксировали несколько событий, которые потенциально могут быть взаимодействиями темной материи. Хотя сигналы пока предварительные и требуют дополнительной проверки, они представляют собой наиболее чувствительный на сегодняшний день поиск темной материи.
«Мы видим нечто, и мы не знаем, что это такое», — признался один из исследователей проекта. «Это может быть темная материя, или это может быть какой-то неизвестный фон, который мы не учли».
Научное значение открытия
Если обнаружение подтвердится, это станет монументальным прорывом в физике и космологии. Существование темной материи до сих пор подтверждалось лишь косвенными методами:
- Эффектами гравитационного линзирования
- Измерениями реликтового излучения
- Кривыми вращения галактик
- Формированием крупномасштабной структуры Вселенной
После десятилетий бесплодных поисков физики начинают напоминать охотников за призраками с дорогим оборудованием. Сигналы есть, но их природа остается загадкой. Если это действительно темная материя, то мы стоим на пороге величайшего открытия в физике со времен предсказания бозона Хиггса. Но история учит нас осторожности — сколько уже было «обнаружений», которые оказывались статистическими флуктуациями или неизвестными систематическими эффектами.
Дальнейшие шаги
Коллаборация LZ планирует собрать больше данных, чтобы определить природу зафиксированных сигналов. Эксперимент продолжит работу в течение нескольких лет, собирая в тысячи раз больше данных, чем в первоначальном анализе.
Другие эксперименты по поиску темной материи по всему миру, включая XENONnT в Италии и PandaX в Китае, также ведут поиск аналогичных сигналов. Независимое подтверждение от нескольких экспериментов потребуется для окончательного заявления об обнаружении темной материи.
«Это только начало», — заявил представитель проекта. «Нам нужно больше данных, больше анализа и подтверждения от других экспериментов, прежде чем мы сможем с уверенностью сказать, что нашли темную материю».
Исследование было отправлено в рецензируемый журнал и в настоящее время проходит оценку научным сообществом.