Участниците в проекта XENON1T съобщиха за нови резултати, получени при най-чувствителния детектор на тъмна материя в света. Учените са регистрирали необичайно голям брой събития, които могат да показват както съществуването на нови слънчеви аксионни частици, така и нови свойства на неутриното. Така че има ли тъмна материя?
Тъмната материя съставлява около една четвърт от масата-енергия на Вселената. В продължение на много години учени от цял свят се опитват да докажат съществуването му експериментално, тъй като съществуването на тъмна материя се показва главно от косвени гравитационни аномалии, като гравитационни лещи и промени в скоростта на разширяване на Вселената. Проблемът с директното откриване е, че физиците все още не знаят от какво се състои тъмната материя. Известно е само, че това не могат да бъдат частици от Стандартния модел. Учените смятат, че тъмната материя се състои от частици, които преминават свободно през обикновени не твърде чувствителни детектори, но в същото време имат достатъчно голяма маса, за да въздействат на материята макроскопски чрез гравитационно взаимодействие.
Теоретично е възможно да регистрирате такива неуловими частици, ако изградите детектор с голяма площ, който съдържа много атоми материя. Наблюдавайки детектора достатъчно дълго време, е възможно да се уловят не само гравитационни аномалии – сблъсъците между частици тъмна материя и обикновена материя са много редки, но не и невъзможни. Детекторът XENON1T принадлежи към този тип настройки и е най-чувствителният детектор за тъмна материя до момента. Като работно тяло използва 3,2 тона охладен течен ксенон.
На уебсайта на колаборацията XENON1T учените съобщиха за резултатите от последния експеримент - изследователите за първи път видяха как инсталацията записва необичайно голям брой събития. Физиците не твърдят, че са открили тъмната материя, тъй като източникът на събитията все още не е определен.
Когато частицата пресече мишената XENON1T, тя създава слаби възбуждания в атомите на ксенона. Повечето от тези взаимодействия идват от известни частици, така че учените внимателно калибрират броя на фоновите събития в настройката. Този път, когато данните от XENON1T бяха сравнени с еталонния фонов шум, беше наблюдаван излишък от събития от почти 23%.
Получените данни може да са резултат от остатъчен тритий в инсталацията. Тритият, радиоактивен изотоп на водорода, се разпада, освобождавайки електрон с енергия, подобна на наблюдаваната в експеримента.
Данните може също да показват съществуването на нова частица, известна като слънчев аксион. Наблюдаваният излишък има енергиен спектър, подобен на този, който се очаква от аксионите, произведени в Слънцето. Въпреки че слънчевите аксиони не са частици от тъмна материя, преди това те са били неоткриваеми. От резултатите от експеримента учените са получили вероятност от 1 на 5000, че регистрираният излишък е причинен от случайна флуктуация, а не от сигнал от слънчеви аксиони. Това обаче не е достатъчно, за да се заключи за съществуването на тези частици.
Друга хипотеза е, че магнитният момент на неутриното се е оказал по-голям от предвидения от Стандартния модел. Това би било изненада за физиците и би станало обект на допълнителни експерименти.
В близко бъдеще учените ще модернизират инсталацията XENON1T до XENONnT с три пъти по-голямо работно тяло, което ще подобри калибрирането и ще направи измерванията още по-точни. Използвайки тази настройка, изследователите ще могат точно да определят естеството на тези събития.
Прочетете също:
Оставете коментар