На научной конференции в Японии учёные объявили о возможном прорыве в поисках тёмной материи. Одновременно результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters. Речь идёт о взаимодействии между атомом ксенона и неизвестной частицей, которое произошло по сценарию, характерному для гипотетических WIMP-частиц.
По словам исследователей, WIMP-частица могла столкнуться с ядром атома ксенона, вызвав слабую вспышку ультрафиолетового излучения. В результате столкновения ядро атома сместилось — это явление называется ядерной отдачей.
Ведущий автор исследования Сэм Эриксен из Бристольского университета отметил, что это «может быть первым намёком на наблюдение тёмной материи». Открытие сделано в рамках продолжающегося эксперимента LUX-ZEPLIN (LZ), который специально предназначен для поиска частиц WIMP.
«Важно отметить, что, поскольку это единичный случай, мы не утверждаем, что это тёмная материя», — подчеркнул Эриксен. Полученные данные пока не достигают статистического порога, необходимого для официального заявления об открытии.
Соавтор исследования, астрофизик Элвин Камаха, добавила: «Возможно, мы столкнулись с чем-то экстраординарным, однако прежде чем делать выводы, мы должны провести исключительно тщательный анализ».
Эксперимент проходит в подземном исследовательском центре Сэнфорд в Южной Дакоте, построенном на месте бывшего золотого рудника, на глубине около полутора километров. Это позволяет защитить детектор от космических лучей и фонового излучения.
В эксперименте используется 10 тонн жидкого ксенона в цилиндрическом сосуде, которым управляет Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли. При взаимодействии частиц с атомами ксенона возникают вспышки света, по характеристикам которых можно определить тип частицы.
По словам Камахи, галактики и их скопления ведут себя так, будто содержат значительно больше массы, чем видимая материя. Хотя саму тёмную материю увидеть невозможно, учёные фиксируют её гравитационное воздействие.
«Тёмную материю можно сравнить с космическим клеем, который помог сформироваться таким галактикам, как Млечный Путь. Без неё Вселенная развивалась бы совсем иначе», — пояснила исследователь.
Учёные ищут тёмную материю разными способами: изучают её гравитационное воздействие на галактики, пытаются создать частицы в ускорителях и проводят прямые эксперименты глубоко под землёй, как LZ.
Обычная материя, из которой состоят звёзды, планеты и люди, составляет лишь около 15% всей материи во Вселенной. Остальное — тёмная материя, которая не излучает и не отражает свет, оставаясь невидимой для телескопов.
По словам Камахи, каждую секунду через человеческое тело могут пролетать миллионы частиц тёмной материи, но почти ни одна из них никогда не вступает во взаимодействие с обычными атомами.