28 января 2019

Новый детектор не подтверждает наличия темной материи

Почти 20 лет назад эксперимент DAMA/LIBRA, расположенный в Национальной лаборатории Гран-Сассо, Италия, начал публиковать данные, демонстрирующие обнаружение изменений сигнала, вызываемых взаимодействием с гало темной материи нашей галактики Млечный путь.

Темная материя, предположительно, составляет 27 процентов известной Вселенной, в то время как на нормальную материю приходится всего лишь 4 процента. Оставшиеся 69 процентов Вселенной составляет темная энергия. Поскольку темная материя слабо реагирует с нормальной материей, ее присутствие до настоящего времени устанавливалось лишь по гравитационному влиянию на видимые тела, такие как звезды, галактики и скопления галактик.

Согласно одной из распространенных моделей, совместное движение Земли, Солнца и самой Галактики вызывает появление «ветра» из темной материи для наблюдателя, находящегося на Земле – а именно, ветра, состоящего из слабо взаимодействующих массивных частиц (ВИМПов), гипотетических частиц темной материи. При движении Земли по орбите вокруг Солнца направление ее движение может то совпадать, то не совпадать с направлением ветра темной материи, и согласно ученым проекта DAMA/LIBRA, они зафиксировали такое годовое изменение сигнала детектора ВИМПов, причем полученная зависимость носила косинусоидальный характер. Проблема с этими результатами состоит в том, что впоследствии они так и не были ни разу воспроизведены исследователями на других экспериментальных установках.

С целью однозначно разрешить вопрос с данными, полученными в ходе эксперимента DAMA/LIBRA, был построен эксперимент COSINE-100 («Косинус-100»), в котором были использованы те же детекторы на основе кристаллов йодида натрия, что и в детекторе DAMA/LIBRA. В начальный период работы этого детектора ученые не нашли подтверждения сигналам эксперимента DAMA/LIBRA, однако в настоящее время активная работа с этим детектором продолжается. Одна из основных задач, стоящих перед проектом, состоит в том, чтобы воспроизвести результаты, полученные при помощи эксперимента DAMA/LIBRA, или доказать, что их повторение невозможно. Также ученые готовят второй этап эксперимента под названием COSINE-200, в котором будет использовано уже не 100, а 200 килограммов кристаллов йодида натрия. Этот детектор будет размещен в другом месте на территории Южной Кореи.