Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 27.07.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Большой подземный ксеноновый детектор в поисках темной материи

Большой подземный ксеноновый детектор в поисках темной материи
shortstoryf

Большой подземный ксеноновый детектор (Large Underground Xenon (LUX)), предназначенный для выявления частиц темной материи, прошел очередную калибровку после 90-дневного экспериментального прогона. В ходе нее прибор подтвердил свою высокую чувствительно к событиям, протекающих при ультранизких энергиях. Так же это подтвердило результаты его первого включения летом 2013, при которых было установлено, что детектор пока не смог обнаружить частицы темной материи.

О первых результатах проекта было объявлено в октябре 2013 года. Было подтверждено, что детектор чрезвычайно чувствителен к событиям, проходящим с выделением сверхмалого количества энергии, но найти доказательств присутствия частиц темной материи не удалось. Предыдущие эксперименты на других детекторах демонстрировали характерные возможные подписи частиц этого вещества, но проект LUX этого не выявил. Справедливости ради стоит отметить, что на начальных этапах физики и не планировали засекать частицы темной материи, они были сосредоточены на демонстрации потенциальной высокой чувствительности всего прибора.

«Благодаря этой калибровке, мы сможем на порядок увеличить точность измерений в последующих экспериментах, поэтому результат того, что мы не зафиксировали искомые частицы, является вполне нормальным. Просто мы еще не достигли необходимой точности», — успокаивает Рик Гэйтскелл, профессор физики в Брауновском университете.

В современной астрофизике принято считать, что темная материя, до сих пор незарегистрированная, составляет приблизительно 80 процентом массы во все Вселенной. Не смотря на то, что она не обнаружена, ее существование считается неоспоримым в среде физиков. Считается, что без гравитационного влияния этой материи галактики и группы галактик просто разлетелись и растворились в необъятном космическом пространстве. Пока точно не ясно, какова темная материя, но основная теория гласит, что она состоит из субатомных частиц под названием «вимп» (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) — гипотетической слабо взаимодействующей массивной частицы. Считается что вимпы широко распространены во Вселенной, но из-за того, что они практически не взаимодействует с видимой материей, а проходят сквозь нее, зафиксировать их не удалось.

Калибровка LUX

Процесс калибровки Большого подземного ксенонового детектора LUX. Источник: Matt Kapust/Sanford Underground Research Facility

Детектор LUX разработан как раз для того, чтобы выявлять те редкие случаи, когда вимпы действительно взаимодействуют с другими формами существования материи. Он включает в себя резервуар с трех стами килограммами переохлажденного ксенона, а так же светочувствительными датчиками, каждый из которых способен улавливать по одному фотону за раз. Вимпы, проходя через толщу ксенона, в очень редких случаях должны сталкиваться с его атомами. В результате этого ядро перемещается и испускает крошечную вспышку света, а так же получает определенный ионный заряд. Оба этих явления как раз и фиксируют датчики LUX. Детектор находится на глубине около полутора километров в Сэнфордской экспериментальной подземной лаборатории в Южной Дакоте. На такой глубине детектор надежно закрыт от космических заряженных частиц, которые могут сильно исказить результаты эксперимента.

«Одна из важнейших задач, которая стоит перед нами, состоит в том, чтобы откалибровать детектор не просто повысив его чувствительность, а настроить его на более чувствительное детектирование именно вимпов», говорит Джеймс Вербус, специалист по настройке LUX.

Для настройки детектора ученые используют нейтроны в качестве заменителей вимпов. Последствия столкновения нейтрона с ядром атома ксенона, как предполагается, очень схожа с таким же столкновением с частицами темной материи. Для этого команда инженеров направила нейтроны прямиком в детектор, а затем использовала только его инструменты для измерения характеристик столкновения атомов и нейтронов. Как только были проанализированы результаты и определены основные показатели, характеризующие столкновения на уровнях сверх малых энергий, ученые обратились к результатам реальных наблюдений за темной материей, если эти события имели место. Этот метод калибровки является уникальным в том плане, что он был проведет непосредственное в детекторе. В предыдущих случаях это проводилось в отдельных испытательных камерах.

Получив экспериментальные результаты настройки, ученые взялись за перепроверку данных, полученных при первом запуске детектора. В итоге предварительные результаты подтвердились: в первый раз не было зафиксировано никаких частиц, характеризующих темную материю. Помимо подтверждения этих результатов ученые смогли исключить и некоторые теории о том, из чего может состоять темная материя. Но какие именно они не уточняют.

В течение 2014 года LUX начнет второе измерение, которое будет продолжаться в течение года.

По информации Брауновского университета.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google