Ученые уловили возможный сигнал темной материи

Ученые, задействованные в исследовательском проекте XENON, рассказали о сигнале, указывающем на частицы темной материи.

Для исследований использовался резервуар-детектор XENON1T с жидким радиоочищенным ксеноном массой две тонны, передает РИА «Новости».

По соображениям физиков, входящая частица темной материи, ударяющая по атомам в резервуаре, высвобождает фотоны и электроны, которые можно увидеть в виде вспышек света фотоумножителя в верхней и нижней частях резервуара.

В июне этого года исследователи зафиксировали избыточные сигналы, необъяснимые с помощью частиц стандартной модели или фонового шума. Всего же в течение года ученые в резервуаре 285 событий в диапазоне энергий, в котором ожидалось проявление частиц темной материи. К фоновым сигналам участники проекта отнесли только 232 события.

Физиками были проанализированы три возможных источника: частицы, испускаемые Солнцем, следы радиоактивных примесей и бозоны темной материи, которые ведут себя иначе, чем слабовзаимодействующие массивные частицы. Потенциальные солнечные частицы – нейтрино и аксионы – теоретически могли добраться до детектора XENON1T и произвести в нем значимый сигнал, но нейтрино должны были иметь для этого больший магнитный момент, чем предсказывает стандартная модель. Кроме того, если бы эти частицы испускались Солнцем в достаточном количестве, чтобы объяснить сигнал XENON1T, они испускались бы и другими звездами, вызывая их быстрое охлаждение, чего не происходило.

При изучении фоновых сигналов физики обнаружили, что сигнал может быть объяснен только бета-распадом трития. Самый волнующий сценарий для ученых – наличие частиц темной материи, отличных от слабовзаимодействующих массивных частиц. В этом случае сигнал выглядит так, будто он исходит от частиц, сталкивающихся с электронами атомов ксенона. При этом каждое из этих взаимодействий сбрасывает в атом несколько килоэлектронвольт энергии. Как объясняют исследователи, при таком сценарии энергия столкновения должна соответствовать массе частицы темной материи, и здесь сигнал могут подавать только два вида частиц массой около двух килоэлектронвольт каждая – аксион и темный фотон.

XENON – исследовательский проект по изучению темной материи, который реализуется в лаборатории Гран Сассо в Италии. Лаборатория находится глубоко под землей, чтобы обеспечить необходимое экранирование и уменьшить фоновый шум.

Ранее ученые подтвердили новую теорию темной материи.