Темная материя не видит ксенона

Новейший американский детектор не смог поймать темную материю

Фотография: newscenter.lbl.gov

Физики доложили о первых результатах работы новейшего американского подземного детектора, призванного поймать частицы загадочной темной материи. Первые три месяца работы показали, что прибор не нашел ничего.

Физики Лаборатории Сэнфорда, работающие с установкой LUX, самым на сегодня чувствительным детектором вимпов — гипотетических частиц темной материи, объявили о результатах первой трехмесячной сессии поиска. После нескольких неудач и весьма сомнительных удач на менее чувствительных детекторах все ждали этих результатов с большой надеждой и нетерпением. Ждали, что вот наконец-то будут пойманы эти странные вимпы, уж из этой ловушки им не уйти…

Ушли. За три месяца работы ни одной темной частицы LUX не зафиксировал.

Больше того, дезавуировал три ранее зарегистрированных «события», которые могли быть результатом столкновения вимпа с частицей обычной материи. Сэнфордские физики назвали эти события случаем «ошибочной идентификации». По их словам, если бы это действительно были следы, оставленные темной материей, LUX обнаружил бы более полутора тысяч таких событий.

«Мы не обнаружили ничего, — сказал йельский физик Дэниэл Маккинси, член коллаборации LUX, и с юмором добавил: – Но мы разглядели это «ничего» гораздо лучше, чем другие».

О темной материи сегодня известно почти столько же — ничего. Кроме того, что она проявляет себя гравитационным притяжением и составляет примерно 20% от общей плотности Вселенной. Самое логичное предположение о ее составе – это вимпы (wimps, или weakly interacting massive particles), частицы, наделенные массой и так называемым слабым взаимодействием. С частицами нормальной материи они почти не взаимодействуют и проявить себя могут только при очень редком лобовом столкновении с ними.

Именно эти столкновения и призван регистрировать инструмент LUX (Large Underground Xenon), расположенный в заброшенной золотоносной шахте на полуторакилометровой глубине.

Полностью экранированный от космических лучей, этот детектор в сто раз чувствительнее всех существующих.

В коллаборацию физиков, работающих с LUX, входят представители двух десятков университетов и исследовательских институтов США, Британии и Португалии. Строительство детектора было завершено в начале этого года, а весной он наконец начал пытаться регистрировать частицы темной материи. И пока не зарегистрировал ни одной.

Физиков нулевой результат не обескуражил. «Это только начало, — говорит Маккинси. — Мы будем продолжать набор данных». По планам LUX будет работать еще два года, после чего уступит место еще более чувствительному детектору LUX-ZEPLIN, или просто LZ. Мишенью для вимпов станет не треть тонны ксенона, как у LUX, а семь тонн, что повысит чувствительность детектора уже не в сто, а в тысячи раз по сравнению с существующими.

Таким образом, гонка за таинственными частицами продолжается. Нулевой результат поисков заставляет физиков все чаще задаваться вопросом: «А был ли мальчик? Может, мальчика-то и не было?»

Так, в прошлом году Павел Кроупа, астрофизик из Боннского университета, напомнил, что стандартная космологическая модель требует выполнения так называемой теоремы о двойственности карликовых галактик. Согласно этой теореме, во Вселенной должно существовать два типа карликовых галактик — те, которые изначально содержали в себе большое количество темной материи, и те, в которых ее поначалу не было.

Эти галактики, утверждает Кроупа, должны различаться по форме, причем если у галактик без темной материи форма должна быть сложной, то галактики с темной материей должны иметь форму, близкую к шаровой. Между тем в окружении Млечного Пути шаровых карликовых галактик не обнаружено. Стало быть, либо неверна теорема о двойственности, либо темной материи просто нет. Правда, профессор Кроупа тут же оговорился: мол, могут существовать и другие теоретические объяснения этому несоответствию, тем более что до сих пор, по его словам, основные проблемы инфляционных космологий, включающих в себя Большой взрыв, остаются неразрешенными.