Длительный эксперимент по поискам темной материи окончился ничем

Один из элементов детектора XENON100. Фото с сайта xenon.physics.rice.edu

Длительный эксперимент по поискам темной материи окончился ничем

Детектор по поиску темной материи XENON100 за сто дней работы не зарегистрировал событий, которые соответствовали бы "поимке" ее частиц. Физики, анализирующие собранные в ходе эксперимента данные, опубликовали результаты в препринте на сайте arXiv.org. Коротко о них пишет портал Physics World.

Темная материя, или скрытая масса, - это гипотетическая субстанция, которая участвует в гравитационном и не участвует в электромагнитном взаимодействии (соответственно, ее нельзя увидеть непосредственно). Гипотеза о существовании темной материи была выдвинута после того, как астрономы обнаружили, что наблюдаемое поведение крупных космических объектов (например, галактик) невозможно объяснить с учетом только массы видимых. По мнению ученых, во Вселенной должен существовать некий неизвестный источник массы.

Считается, что темная материя состоит из частиц, называемых вимпами (от английского WIMP, Weakly Interactive Massive Particle - слабо взаимодействующая массивная частица). Вимп можно обнаружить косвенным способом: если такая частица столкнется с "обычной" элементарной частицей, их взаимодействие приведет к выделению излучения определенных характеристик, которое можно зарегистрировать.

Эксперимент XENON100 предназначен для поиска вимпов именно таким способом - детектор представляет собой емкость, заполненную жидким ксеноном, масса которого составляет 161 килограмм. Емкость находится под землей на глубине 1,4 километра - такое расположение позволяет исключить попадание на детектор множества посторонних частиц. Если вимп оказывается в емкости с ксеноном, то он, с высокой вероятностью, может столкнуться с одним из его атомов, породив вспышку света.

Авторы новой работы анализировали данные, собранные с января по июнь 2010 года - в общей сложности физики учли 100,9 дней работы детектора. За это время было обнаружено три подозрительных события, два из которых оказались шумом (теоретические выкладки предсказывали, что за изученный период должно было накопиться от 1,2 до 2,4 фоновых события). Высокий уровень шума, как выяснилось недавно, связан с наличием примесей криптона-85 в ксеноне внутри детектора.

Отрицательный результат устанавливает новые пределы для энергии и массы частиц темной материи. Наиболее реакционноспособными считаются тяжелые вимпы, и их отсутствие в эксперименте XENON100 снижает вероятность существования таких тяжелых частиц. В настоящее время физики анализируют вопрос о том, хватит ли чувствительности детектора для регистрации более легких частиц темной материи, уточняет портал Nature News.

Несмотря на отрицательные результаты экспериментов по поиску вимпов, большинство ученых уверены, что в обозримом будущем эти частицы будут обнаружены. Прочитать прогнозы экспертов и узнать подробнее о характеристиках темной материи можно здесь.