Вчені оприлюднили перші результати роботи найчутливішого детектора темної матерії у світі

У шахті в Південній Дакоті працює один із найчутливіших у світі детекторів темної матерії — LUX-ZEPLIN (LZ). Це дві вкладені одна в одну титанові місткості, заповнені десятьма тоннами надчистого рідкого ксенону, розташовані глибоко під землею, щоб захистити установку від космічного випромінювання. Якщо темна матерія справді складається з гіпотетичних частинок WIMPs (Weak­ly Inter­act­ing Mas­sive Par­ti­cles), вони час від часу мали б стикатися з атомами ксенону й створювати спалахи світла.

Система працюватиме щонайменше 1000 днів до 2028 року. Науковці вже оприлюднили дані перших 220 днів спостережень. Пошук темної матерії поки не дав результатів, але експеримент дозволив відкинути низку можливих сценаріїв і значно звузити параметри, в яких можуть існувати WIMPs. «Хоч ми завжди сподіваємось відкрити нову частинку, для фізики надзвичайно важливо встановлювати межі того, чим темна матерія може бути», — пояснив фізик Г’ю Ліппінкотт із Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі.

Одним із головних викликів залишаються нейтрони, які теж взаємодіють із ядрами ксенону та можуть давати сигнали, ідентичні до тих, що очікуються від WIMPs. Для цього використовується зовнішній детектор (OD), здатний виявляти нейтрони: якщо сигнал з’явився без його реакції, це може вказувати на справжню подію від частинки темної матерії.

Крім того, LZ чутливий і до інших рідкісних явищ — від нейтрино Сонця до рідкісних радіоактивних розпадів ізотопів ксенону. «Наш експеримент відкриває можливість спостерігати явища, що походять із різних галузей фізики», — зазначила дослідниця Чаме Амарасінгхе.

Команда планує продовжити аналіз отриманих результатів і вдосконалювати методи обробки даних. Водночас розглядаються варіанти створення наступного покоління детекторів — зокрема XLZD, потенційно у британській лабораторії Boul­by. Навіть якщо WIMPs так і не буде знайдено, нові установки стануть ключовими для пошуку інших типів темної матерії.