Группа китайских физиков впервые получила прямое экспериментальное подтверждение эффекта Мигдала — квантового явления, предсказанного этим советским физиком почти 90 лет назад. Эффект заключается в регистрируемом взаимодействии нейтральных частиц с атомами вещества, что даёт надежду засечь даже неуловимую частицу тёмной материи.
Сформулированное в 1931 году Аркадием Бейнусовичем Мигдалом теоретическое предсказание о поведении атома вещества при столкновении с нейтральной частицей предполагает, что нейтрон (или гипотетическая частица тёмной материи, о чём в то время не знали) при столкновении с атомным ядром вызывает не только ядерную отдачу, но и ведёт к внезапной перестройке электронной оболочки, которая теряет часть электронов. По сути, происходит ионизация атома, в процессе которой атом приобретает положительный заряд.
Ранее наблюдение этого процесса оставалось недоступным из-за крайне слабой амплитуды сигнала и сложности его отделения от фона — космических частиц и прочего.
Для реализации эксперимента была разработана специализированная установка на базе высокочувствительного газового детектора с пиксельным считыванием. Детектор представляет собой камеру, заполненную инертным газом, в которой создаётся однородное электрическое поле, обеспечивающее дрейф электронов к сенсорной матрице. Пиксельная матрица с высоким пространственным разрешением фиксирует топологию и энергию событий, что позволяет буквально «фотографировать» траектории ядерной отдачи и электронных выбросов.
В эксперименте использовали пучок нейтронов, направленный в рабочий объём детектора. При ударе нейтрон передавал ядру импульс, вызывая короткий трек ядерной отдачи, а дополнительная электронная ионизация — эффект Мигдала — регистрировалась как вторичный каскад сигналов. Благодаря одновременному наблюдению обоих компонентов — ядерного и электронного — исследователи смогли идентифицировать события, соответствующие эффекту Мигдала, и отделить их от фона естественной радиоактивности и космического излучения.
Итоги эксперимента показали статистически достоверное совпадение с теоретическими моделями с превышением пять сигма, что в физике частиц означает уверенное наблюдение. Это открытие имеет фундаментальное значение: эффект Мигдала может использоваться как новый механизм регистрации частиц тёмной материи, которые исключительно слабо взаимодействуют с веществом. Повышение чувствительности детекторов за счёт этого канала даст возможность исследовать области параметров, ранее недоступные для экспериментов, и приблизиться к решению одной из центральных загадок современной космологии. Но только в определённой области масс тёмной энергии, если она находится в искомом диапазоне.
Больше интересных новостей на сайте 3DNews:
• Искусственное Солнце на Земле первым зажжёт Китай — не позже 2030 года, пообещали учёные
• «ИИ-тикток» от OpenAI стал вирусным после запуска, но интерес к нему быстро остыл — возможно, так и было задумано
• «Роснано» запустила сборку микросхем в Зеленограде по российской технологии