Эксперимент XENON1T поставил под сомнение существование тёмной материи.
Картина мира никак не хочет укладываться в отведённые ей теории и постоянно ставит в тупик теоретиков. Очередным «подарком» тем, кто пытается создать более или менее стройную картину Вселенной, стал отрицательный результат грандиозного эксперимента по «ловле» частиц тёмной материи. Данные ещё не до конца обработаны и осознаны, но первые результаты достаточно шокирующи — тёмной материи, в том виде, в котором о ней принято говорить, может и не существовать вовсе. А если нет, то что тогда? Вот на этот вопрос ответа пока точно не предвидится…
Примерно с того момента, как учёные стали понимать что такое звёзды, галактики, скопления галактик и т.п. было принято считать, что Вселенная состоит из видимой материи. Из неё, по существовавшей на тот момент теории, состояли все-все объекты в ближнем и дальнем Космосе… Правда «была» ещё и антиматерия, которая по идее тоже где-то должна существовать, но так ли это и существует ли она в заметных количествах, науке до сих пор не известно. Впрочем, если и существует, то её должно быть ровно столько же, сколько и привычной нам материи, состоящей из протонов, нейтронов и электронов..
Но технические возможности астрономии двигались вперёд и первые же наблюдения за скоростями движения звезд в соседних галактиках показали удивительный результат — на их окраинах звёзды движутся с фантастическими скоростями, которые примерно на порядок выше, нежели показывали расчеты на базе масс видимой материи.
Особенный интерес у астрономов вызвала наша ближайшая соседка — туманность Андромеды — скорость вращения звёзд вокруг центра галактики не уменьшалась, как предсказывала теория, обратно пропорционально радиусу звёздной системы, а оставалась почти постоянной. Это могло означать лишь одно — галактика на всём своём протяжении содержит значительную массу невидимого вещества.
Причиной такого странного поведения звёзд, как сегодня считают астрофизики всех стран, была т.н. «темная материя» – экзотическая субстанция, на чью долю по современным представлениям приходится никак не меньше трёх четвертей всей массы Вселенной. Как оказалось, практически в любой галактике содержится «тёмной материи» до десяти раз больше нежели видимой и эта темная материя не позволяет галактикам распадаться на отдельные звезды и не дает им разбежаться.
Однако недавно детектор XENON1T, представляющий из себя цилиндрическую емкость, в которой находится около 3,5 тонн жидкого и газообразного ксенона, исключил существование легких форм темной материи и "нащупал" первые намеки на существование неожиданно тяжелых частиц этой экзотической субстанции. Об этом сообщили участники проекта XENON1T, самого масштабного эксперимента по «ловле» частиц тёмной материи, на пресс-конференции в итальянской лаборатории Гран-Сассо.
"Пока с уверенностью можно сказать только одно – эта проклятая частица по-прежнему ускользает от нас. С одной стороны, мы не смогли найти следов ее существования в диапазоне масс до 200 ГэВ. Но с другой стороны, наша теория не исключает существования очень тяжелых «вимпов». У нас появились первые намеки на это в полученных данных, хотя пока их статистическая достоверность невелика – всего одна Σ, и нам бы очень хотелось верить, что это не случайность или ошибка", — сказала Елена Априле, официальный представитель группы учёных, занимающейся поиском частиц тёмной материи.
На сегодня мало кто из астрофизиков сомневается в существовании темной материи, однако ее свойства до сих пор остаются загадкой и предметом научных споров среди астрофизиков и космологов, если не считать ее очевидного гравитационного воздействия на видимую часть Вселенной. На протяжении ряда лет ученые предполагали, что тёмная материя сложена из тяжелых и холодных частиц — «вимпов», абсолютно инертных порождений мира элементарных частиц, проявляющих себя только в гравитационном взаимодействии.
Такие частицы сегодня пытаются найти с помощью специального детектора, заполненного ксеноном. Согласно существующим преставлениям, ядра атомов газа, должны были особым образом взаимодействовать с «вимпами», что можно было бы зафиксировать, наблюдая за вспышками света внутри резервуара с ксеноном. За прошедшие почти два десятилетия было построено больше десятка таких детекторов различного объёма, самым мощным из которых является XENON1T, и содержавший в себе рекордные три с половиной тонны ксенона, что примерно на порядок больше массы всех его предшественников. Однако, увы, ни один из них так и не смог зафиксировать следов взаимодействий ксенона с неуловимыми «вимпами».
Первые результаты, представленные командой XENON1T в ноябре прошлого года, опять оказались "нулевыми" – команде из более ста физиков из 21 стран мира не удалось найти никаких значимых следов существования "вимпов" в очень широком диапазоне масс и энергий.
На днях Априле с группой учёных представили результаты проделанной работы, которые в целом не противоречат их предварительным выводам, ну может быть, за несколькими небольшим исключениям. Как считают ученые, эксперимент позволил им полностью исключить возможность существования «вимпов» с массами от 6 до 30 ГэВ, а так же свести до минимума шансы на существование «вимпов» с массами менее 200 ГэВ. Другим выводом стало то, что полученные данные говорят о том, что частицы темной материи, если они существуют, то должны иметь гораздо большую массу, нежели предполагалось ранее.
По словам учёных, они не огорчены результатом и настроены на продолжение работы. Основными задачами в новой серии экспериментов станет попытка снизить уровень шумов установки и повышение её чувствительности. После этого, как говорит Елена Априле, они либо смогут наконец-то поймать неуловимую частицу, или же окончательно закроют вопрос об их существовании.
По ее словам, специалисты проекта XENON1T уже приступили к модернизации детектора, после чего масса ксенона в нём будет доведена до 4х тонн, а уровень собственных шумов снизится как минимум на порядок. Монтаж и наладка установки будет завершена уже в 2018 году, а первые наблюдения начнутся в середине следующего года...
Если вам понравилась статья, подписывайтесь на канал, ставьте лайки, это позволяет автору создавать больше интересных материалов и глубже раскрывать суть тематики канала о Вселенной.