Шаг к разгадке темной материи: результаты эксперимента LZ

Австралийские ученые из Сиднейского университета опубликовали промежуточные результаты международного эксперимента LUX-ZEPLIN (LZ), направленного на исследование темной материи. Исследование, представленное на научном портале The Conversation, еще не дало доказательств существования темной материи, но внесло важный вклад в понимание этого загадочного явления.

Фото: NASA by ESA and P. Kalas, PDM

Темная материя, как предполагают современные теории, составляет до 85% всей Вселенной, но до сих пор ученым не удалось обнаружить ни одной из ее частиц. О существовании этой материи свидетельствуют косвенные признаки, такие как скорость вращения галактик и характер остаточного свечения после Большого взрыва.

Одна из главных гипотез гласит, что темная материя может состоять из "слабо взаимодействующих массивных частиц" (СВМЧ). Эти частицы способны вызывать наблюдаемые гравитационные эффекты и, в редких случаях, взаимодействовать с обычной материей. Для их обнаружения был создан детектор LZ, расположенный на глубине 1,5 километра в старой золотой шахте в Южной Дакоте, США.

Этот прибор представляет собой резервуар с семью тоннами жидкого ксенона, охлажденного до -98°C. Если частица темной материи столкнется с ядром ксенона, произойдет крошечная вспышка света, которую зафиксируют 494 световых датчика.

Однако помимо частиц темной материи, вспышки могут вызывать и другие факторы, включая фоновое излучение от окружающей среды и самих материалов детектора. Последние результаты эксперимента не обнаружили следов частиц темной материи, но они помогли устранить ненужные данные и повысить точность поиска. В частности, ученые не нашли частиц с массой более 1,6 на 10^-26 килограмма, что примерно в 10 раз тяжелее протона.

Если детектор LZ не сможет доказать существование темной материи, ученые планируют использовать новый проект с детектором, который будет в 10 раз больше текущего, что повысит шансы на успех в поиске.