Учени поставиха нов световен рекорд в търсенето на тъмна материя

Тъмната материя е една от най-големите мистерии на съвременната наука. Знаем, че съществува: смята се, че съставлява около 85% от цялата материя във Вселената. Но не наблюдавана директно.

Последните резултати от експеримента LUX-ZEPLIN (LZ) може би доближавати учените до разрешаването на тази мистерия.

В продължение на 280 дни физиците са събирали данни на детектора LZ, разположен на повече от 1,5 километра под земята в бивша златна мина в Южна Дакота, САЩ.

Тяхната цел е да уловят WIMP-ове, хипотетични „слабо взаимодействащи масивни частици“, едни от водещите кандидати за тъмна материя.

Те не са видими за телескопи, не светят, не отразяват светлина – те просто съществуват, защото имат гравитационно въздействие върху звездите и галактиките.

За да ги открият, физиците използват материали като течен ксенон, тежък, прозрачен газ, който може да открие рядкото взаимодействие с неуловимата частица.

Въз основа на своя анализ, екипът публикува статия в списание Physical Review Letters, в която се отчита най-строгата горна граница досега на силата на взаимодействията на WIMP с обикновената материя.

Това означава, че ако WIMP съществуват, те взаимодействат с материята дори по-слабо, отколкото се смяташе досега – може би само веднъж на всеки 4000 години за всеки килограм ксенон.

„Ако мислите за търсенето на тъмна материя като за лов на съкровища, ние сме копали почти пет пъти по-дълбоко от всеки друг“, казва Скот Кравиц, физик от Тексаския университет в Остин.

„Изключихме WIMP-ове, които взаимодействат дори толкова рядко, колкото веднъж на всеки 4 хилядолетия. Това е забележителен резултат“, добавя Скот Хаселшварт, координатор по физика на LZ в Мичиганския университет.

Как работи детекторът?

Детекторът LZ съдържа почти 7 тона течен ксенон. Когато частицата взаимодейства с ядрото на ксенонов атом, тя излъчва малка светлинна светкавица, която се открива от ултрачувствителни сензори.

Устройството е защитено от космически лъчи и радиоактивен фон, за да открива дори най-малките сигнали.

За да се избегне отклонение, към данните предварително са добавени изкуствени сигнали, симулиращи сигнали от тъмна материя.

Изследователите не знаели кои са истински и кои са фалшиви, докато анализът не бил завършен. Това позволява да се анализират резултатите безпристрастно.

„Много е важно да няма пристрастия. Ако направите откритие, трябва да сте абсолютно сигурни“, казва Хазелшварт.

Какво следва?

Проучването все още не е приключило – учените имат две години, за да продължат наблюденията и да стигнат до евентуалните открития.

Те планират да използват съоръжението и за търсене на други редки явления.