Фото: внутренний детектор перед установкой. Источник: LZ, SLAC
Физики использовали сверхчувствительный подземный детектор для поиска частиц таинственной темной материи — и ничего не нашли. Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ) искал гипотетические слабо взаимодействующие массивные частицы (wimp). Ученые установили новый рекорд в пять раз превысив чувствительность предыдущих измерений, но скрытую материю не обнаружили.
Многочисленные астрономические наблюдения указывают на то, что невидимая темная материя пронизывает большинство галактик. Но физики не знают, из каких субатомных частиц состоит эта материя. С 1980-х годов главным кандидатом были вимп. Эти гипотетические частицы должны весить от 10 до 1000 раз больше протона и взаимодействовать с обычной материей посредством чрезвычайно слабой ядерной силы.
Детектор LZ расположен на глубине 1480 м в подземном исследовательском центре Стэнфорда. Основа детектора — два вложенных друг в друга титановых резервуара, содержащих 7 т очень чистого жидкого ксенона. Они просматриваются при помощи фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), способных обнаруживать слабые источники света. Емкости с газом закрыты в более крупной детекторной системе для улавливания частиц, которые могут имитировать сигнал темной материи.
Если вимп существуют, то иногда они должны врезаться в ядра атомов ксенона, создавая обнаруживаемые световые и электрические сигналы. Но за 280 дней наблюдений, полученных во время работы детектора в 2021, 2023 и 2024 годах, исследователи не увидели никаких признаков WIMP в диапазоне масс, превышающих массу протона в девять раз.
Хотя результаты не опровергают существование вимп, эксперимент показывает, что если такие частицы и существуют, то их масса должна быть меньше. Физики продолжат собирать данные, чтобы повысить точность наблюдений. Кроме того, поскольку теория вимп — не единственное объяснение темной материи, другие эксперименты проверяют альтернативные гипотезы.
Иссточник: «Хайтек»
