Глибоко під землею, у Санфордському підземному дослідницькому центрі в Південній Дакоті, фізики досягли найвищої в історії чутливості у пошуках темної матерії, використовуючи детектор LUX-ZEPLIN (LZ).
Експеримент спрямований на виявлення слабко взаємодіючих масивних частинок (WIMPs) — одного з головних теоретичних кандидатів на роль темної матерії, яка становить близько 85% усієї маси Всесвіту. Проте її природа досі залишається загадкою. «Хоча ми сподіваємося відкрити нову частинку, не менш важливо — звузити діапазон того, чим темна матерія може бути насправді», — пояснив фізик Х’ю Ліппінкотт з Університету Санта-Барбари.
Серцем LZ є дві титанові камери, наповнені десятьма тоннами надчистого рідкого ксенону. Цей елемент створює середовище, де навіть найслабший спалах світла може свідчити про зіткнення частинки темної матерії з ядром атома. Складна система датчиків фіксує світлові й електронні сигнали, а зовнішній детектор з рідким сцинтилятором блокує фонове випромінювання. Для захисту від космічних променів установка розміщена майже на милю під поверхнею землі.
Аналіз даних за 280 днів, який включає 220 нових днів спостережень 2023–2024 років, не виявив беззаперечних слідів темної матерії, але значно звузив діапазон можливих мас і властивостей WIMPs. Це означає, що тепер інші експерименти зможуть точніше фокусувати свої пошуки. «Ми зменшили поле невизначеності — і це наближає нас до істини», — підкреслив дослідник Чамі Амарасінгхе.
Команда UCSB, на чолі з фізиком Гаррі Нельсоном, розробила зовнішній детектор, який допомагає виключати сигнали, схожі на вімпівські, наприклад, від нейтронів чи радону. Щоб уникнути людських упереджень, у дані навмисно додавали «фальшиві» сигнали, розкриваючи справжні результати лише наприкінці — метод, відомий як «засолювання».
LZ — це глобальна співпраця 250 науковців із 38 установ у США, Великій Британії, Португалії, Швейцарії, Кореї та Австралії. Наступний етап передбачає ще точніший аналіз і підготовку до створення детектора XLZD — установки нового покоління, здатної виявляти ще легші частинки темної матерії.
Як підсумував професор Нельсон: «Ми полюємо на найтемнішу загадку Всесвіту. Кожне уточнення, навіть відсутність сигналу, — це крок уперед до розуміння того, з чого складається космос».
#Детектор #глибиною #милю #натякає #на #найтемнішу #таємницю #Всесвіту
Source link
