Американські науковці заявили, що їм не вдалося відкрити темну матерію після 280 днів експериментів

У США триває масштабний експеримент з пошуку темної матерії — невидимих частинок, які, ймовірно, становлять більшість маси Всесвіту. Установку LUX-ZEPLIN (LZ), розташовану на глибині майже кілометр у San­ford Under­ground Research Facil­i­ty в Південній Дакоті, вважають найчутливішим детектором у світі. За 280 днів роботи науковці не виявили темну матерію, але змогли уточнити її можливі характеристики. Експеримент триватиме до 2028 року, а загальний обсяг даних перевищить тисячу днів.

У центрі установки розміщено дві титанові камери, заповнені десятьма тоннами рідкого ксенону. Цей надчистий газ створює умови для виявлення слабких світлових спалахів, які можуть виникати при зіткненні частинок темної матерії з атомами. Щоб відрізнити справжні сигнали від фонових, навколо розміщено зовнішній детектор зі сцинтилятором. Усі елементи системи виготовлені з матеріалів із низькою радіоактивністю, а для фільтрації випадкових взаємодій застосовуються спеціальні алгоритми.

Команда з Університету Каліфорнії в Санта-Барбарі розробила систему зовнішнього детектора, яка дозволяє відрізняти сигнали від нейтронів — частинок, що часто імітують темну матерію. «Хитрість нейтронів у тому, що вони створюють такий самий сигнал, як WIMPs. Наш детектор дозволяє відкинути ці випадки», — зазначила дослідниця Макейла Траск. Щоб уникнути упередженого аналізу, команда використовує метод «соління» — додавання фіктивних сигналів, які розкодовують лише після завершення дослідження.

Результати дозволили звузити діапазон можливих характеристик WIMPs і точніше спрямувати подальші дослідження. Окрім темної матерії, LZ здатен виявляти інші рідкісні явища, зокрема сонячні нейтрино та розпади ізотопів ксенону. Завдяки високій чутливості установка може стати корисною для ширшого спектра фізичних експериментів.

У проекті беруть участь близько 250 науковців із 38 установ у США, Великій Британії, Португалії, Швейцарії, Південній Кореї та Австралії. Команда вже готується до наступного етапу аналізу та планує створення нового детектора XLZD, який матиме ще більшу чутливість і дозволить розширити пошук темної матерії.