Эксперимент по поиску тёмной материи LUX ZEPLIN (LZ) — это масштабное исследование, в котором участвуют более 200 учёных и инженеров из 40 институтов по всему миру. Его основная цель — поиск слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) путём анализа данных, собранных детектором LZ, расположенным в подземной исследовательской лаборатории Сэнфорда в Южной Дакоте.
Группа LZ недавно опубликовала результаты первого экспериментального запуска LZ эксперимента по изучению тёмной материи. Эти результаты устанавливают новые ограничения на взаимодействие тёмной материи с другими частицами, что может помочь в будущих поисках слабо взаимодействующих кандидатов в тёмную материю.
Нет оснований полагать, что тёмная материя будет взаимодействовать с обычной материей самым простым способом, поэтому важно учитывать более сложные взаимодействия.
В этой работе протестировали пять очень хорошо обоснованных с физической точки зрения взаимодействий. Например, наличие одного из этих взаимодействий может указывать на то, что WIMP состоит из нескольких заряженных частиц, а не из одной частицы.
Детектор LZ содержит 7 тонн жидкого ксенона — плотной жидкой фазы инертного газа, который содержится в атмосфере Земли. Когда частица взаимодействует с этим жидким ксеноном, она испускает вспышку света — явление, которое команда использует для поиска слабо взаимодействующей тёмной материи.
Несмотря на то, что это очень чистый поиск редких событий, когда в детекторе происходит всего несколько событий в день, что делает его самым чистым с точки зрения радиоактивности объёмом пространства на Земле для ядерных реакций, мы всё равно ищем то, что, как мы ожидаем, происходит всего несколько раз в год. Они используют статистический анализ, чтобы отделить взаимодействия тёмной материи от взаимодействий обычной материи.
Группа LZ анализирует сигналы, собранные детектором LZ в подземной исследовательской лаборатории Сэнфорда, с целью отличить сигналы, возникающие в результате столкновения чего-либо с ядром, от сигналов, связанных с частицей, выбивающей электрон из атома ксенона. Разница между этими двумя типами сигналов незначительна, но их детектор предназначен для её обнаружения.
Хотя в ходе первого поиска не обнаружили сигналов тёмной материи, он позволил определить свойства тёмной материи, что, в свою очередь, позволяет усовершенствовать теории тёмной материи. Многие из сигналов, которые искали в этой работе, ранее не изучались.
Результаты первого научного эксперимента LZ вскоре могут также помочь усовершенствовать теории о тёмной материи. В частности, это может позволить физикам-теоретикам лучше моделировать поведение тёмной материи, в том числе WIMP.
С точки зрения детектора, значительно улучшили понимание детектора, перейдя к более высоким энергиям. Это открыло возможность обнаружения новых типов взаимодействий тёмной материи.
В течение следующих нескольких лет детектор LZ будет продолжать собирать данные, которые затем будут проанализированы участниками коллаборации. Эти дополнительные данные могут позволить команде установить дополнительные ограничения на взаимодействие WIMP, что потенциально может способствовать обнаружению в будущем признаков, связанных с этими неуловимыми частицами.
«Сейчас мы гораздо более чувствительны к любому взаимодействию с тёмной материей, поскольку у нас есть больше событий для анализа и статистических измерений».
«Мы продолжим искать намёки на эти взаимодействия в наборе данных и надеемся найти доказательства в ближайшем будущем. В ближайшие несколько лет мы либо совершим революционное открытие, либо исключим ещё несколько типов тёмной материи, ещё больше сузив область поиска».
Спасибо, что дочитали до конца!
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀