Новый детектор темной материи дал первые результаты

Опубликованно 27.05.2017 13:56

Международная группа ученых завершила обработку первичных данных, которые были получены новый детектор темной материи XENON1T.

Темная материя является гипотетической форме материи, которая мало взаимодействует с электромагнитного излучения. Понятие восходит к 1940-м годам и имеет целью объяснение необычного движения галактик. При наблюдении восьми галактик в скоплении Кома американский астроном Фриц Цвикки (Fritz Zwicky) пришел к выводу, что устойчивость последней, может быть, что только присутствие других источников масса: наблюдаемые темпы звезд объяснил, что только десятых необходимого.

Впоследствии аналогичная аномалия была обнаружена из других галактик. Чтобы адаптировать свою скорость к Общей теории относительности (ОТО), ученые ввели в рассмотрение новое вещество.

Несмотря на то, что темная материя участвует в гравитационных взаимодействий, ее непосредственное выявление известных электромагнитного спектра считается невозможным. По современным представлениям, она, с массой в пять раз больше, чем "обычная" материя состоит из вимпов (Weakly Interacting Massive Particle, WIMP) — гипотетических массивных частиц.

В 2008 году исследователи из проекта ЛЕДИ сообщили о сезон регистрации вимпов. Данные были интерпретированы так: из-за вращения Солнечной системы вокруг центра Галактики и Земли вокруг Солнца, скорость планеты меняется относительно Млечного пути. В результате, на Земле, в зависимости от сезона, примерно разное количество вимпов.

Однако, воспроизвести этот эксперимент не удалось. Осенью 2016 года на базе Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии начал работать очень чувствительного детектора вимпов XENON1T. По сравнению с его предшественником, XENON100, вес тела новой установки (газообразное и жидкое ксенона) увеличилось в 20 раз.

Для минимизации механических воздействий, система находится на глубине 1400 метров. Детектор представляет собой цилиндр, в котором под давлением 1,9 бар при температуре менее 96 градусов по Цельсию находится около 3,5 тонн ксенона. Азартные микрообъектных последствия работы защищают организм от различных слоев воды, и других материалов.

Из вимпов происходит следующим образом. Попадая в атомы ксенона, частицы рассеиваются, что приводит к появлению фотонов и ионизации газа. Под влиянием электрического поля свободные электроны выходят из жидкости в газ и закрепляются сцинтиляционным счетчиком. В ходе последующего анализа сигнала, ученые исключают из рассмотрения событий, связанных с распадом изотопов.

В соответствии с выводами новой работы, в течение одного месяца XENON1T не детектировал события, связанные с рассеяния вимпов на нуклонах. Тем не менее, полученных данных достаточно, чтобы определить верхний предел поперечного сечения рассеяния (вероятность взаимодействия) с точностью 90%.

Выводы исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv.org. Ранее астрономам удалось составить подробную топографическую карту темной материи в трех скоплений галактик.

Категория: Наука