Сверхчувствительный детектор темной материи LUX не нашел следов ее существования за два года непрерывной работы, что заставляет ученых сомневаться в том, что темная материя составлена из так называемых "вимпов" – сверхтяжелых частиц, слабо взаимодействующих с окружающей Вселенной, сообщает пресс-служба проекта.
"LUX был лидером в поисках темной материи с 2013 года, и в этом году мы достигли чувствительности, в четыре раза превышающей запланированную. Было бы чудесно, если бы это улучшение помогло нам поймать ясный сигнал о существовании темной материи, но, к сожалению, мы увидели лишь фоновый шум",
— заявил Рик Гайтскел (Rick Gaitskell), официальный представитель коллаборации LUX.
Детектор LUX, или Большой подземный ксенон-детектор, был построен в Санфордской подземной лаборатории в штате Южная Дакота совместными силами 17 организаций из США, России, Великобритании и Португалии. Ключевой элемент этого детектора — 370 килограмм ксенона в емкости с множеством фотодатчиков.
Строительство LUX было начато в 2009 году и завершено лишь летом 2012 года из-за сложностей с транспортировкой всех частей прибора под землю. Осенью 2013 года ученые завершили экспериментальный пуск LUX, за время которого детектор проработал 90 дней, в ходе которого они не нашли следов темной материи, на что указывали другие эксперименты.
Сегодня участники проекта рассказали о результатах основного периода работы этого детектора, который продолжался с октября 2014 по май 2016 года. Несмотря на то, что чувствительность детектора превысила все ожидания ученых, им не удалось найти ни одного намека на то, что ему удалось зафиксировать пролет частиц темной материи через емкости с жидким благородным газом.
Отсутствие открытия темной материи на LUX, как подчеркивают ученые, не означает, что ее не существует – необнаружение ее частиц этим детектором всего лишь говорит, что вероятность ее существования в виде так называемых "вимпов", сверхтяжелых частиц, почти не взаимодействующих с обычной материей, заметно ниже, чем мы привыкли считать. Возможно, как показали недавние наблюдения за сталкивающимися галактиками при помощи "Хаббла", что темная материя ведет себя как жидкость, а не сверхтяжелые частицы, или состоит из сверхлегких частиц-аксионов.
Сам Гайтскел не считает, что итоги работы LUX полностью "похоронили" WIMP-теории – по его словам, данные детектора оставляют достаточно "места" для существования тех тяжелых частиц темной материи, которые LUX просто не способен видеть. Их проверка будет возможна при помощи детектора LUX-ZEPLIN, наследника LUX, который будет в 70 раз чувствительнее своего прародителя. Кроме того, темную материю в этом году могут обнаружить на обновленном Большом адронном коллайдере, где сейчас все чаще находят намеки на существование "новой физики".
"Гонка между нами и БАК была для нас неким подобием борьбы между нашим ксеноновым Давидом и ЦЕРНовским Голиафом. Мы три года пытались первыми получить сигнал о существовании темной материи. В этом году мы или узнаем, удастся ли БАК решить эту задачу, или эта честь выпадет новому поколению ксеноновых детекторов",
— заключает Гайтскел.