Непосредственное обнаружение таинственной темной материи станет, когда и если это произойдет, одним из самых важных научных открытий современности. Однако, обнаружение того, что невидимо и почти не взаимодействует с любой обычной материей, является отнюдь не самой простой задачей. В течение нескольких последних десятилетий ученые различными способами пытались зарегистрировать редкие случаи взаимодействия частиц темной материи с частицами обычной материи, постепенно сокращая список вероятных кандидатов на звание частиц темной материи.
В 2014 году ученые, при помощи данных, собранных датчиками эксперимента HADES, исключили из списка кандидата так называемые темные фотоны, в 2016 году, благодаря данным эксперимента LUX, такая же участь постигла некоторые из видов WIMP-частиц (weakly-interacting massive particle). Буквально в прошлом году этот список сократился еще на один пункт, благодаря эксперименту nEDM из него были исключены частицы-аксионы определенного типа.
Последние результаты в этом направлении обеспечили данные эксперимента XENON1T, который использует самый большой и точный датчик на сегодняшний день. Этот датчик, как и датчик эксперимента LUX, пытается уловить случаи взаимодействия WIMP-частиц с атомами ксенона, находящегося в жидком состоянии. В активной области этого датчика заключено 1300 килограмм ксенона, емкость с которым погружена в резервуар с водой для обеспечения дополнительной защиты.
В случае столкновения WIMP-частицы с атомом ксенона должна возникнуть вспышка света с определенными параметрами, которые регистрируются высокочувствительными датчиками. Для увеличения вероятности такого события количество ксенона было увеличено по сравнению с его количеством в других экспериментов, но за 279 суток непрерывных наблюдений ученым так и не удалось зарегистрировать ни единого полезного сигнала.
Однако, в науке считается, что и такой абсолютно "пустой" результат является положительным результатом. Это говорит ученым о том, что частицы темной материи являются еще меньшими, чем считалось ранее, и создаваемые ими сигналы лежат ниже предела чувствительности оборудования эксперимента. И в данном случае результаты эксперимента указывают на то, что частицы темной материи не могут иметь площадь поперечного сечения больше, чем 4.1x10-47 кв. см, триллионной от триллионной доли квадратного сантиметра.
"Площадь поперечного сечения нуклеона является мерой эффективного измерения размеров частиц темной материи. Помимо этого, данная величина отражает способность этих частиц взаимодействовать с нормальной материей" - пишут исследователи, - "Полученные нами результаты уже позволили провести проверку некоторых теоретических моделей и вывести новые пределы ограничений, используемых в других моделях".
Ученые надеются, что будущие воплощения экспериментов типа LUX и XENON1T, будут иметь еще большую чувствительность, что, наконец-то позволит поймать частицы неуловимой темной материи.