Американські науковці наблизились до розуміння, з чого складається більша частина Всесвіту

Вчені повідомили про нові результати міжнародного експерименту LUX-ZEPLIN (LZ), який працює у шахтах Південної Дакоти на глибині понад півтора кілометра. Найчутливіший у світі детектор темної матерії суттєво звузив межі пошуку гіпотетичних WIMP — слабо взаємодійних масивних частинок, що можуть пояснити природу невидимої матерії, яка становить близько 27% маси Всесвіту.

Установка розташована в San­ford Under­ground Research Facil­i­ty (SURF) і захищена від космічного випромінювання та фонової радіації. Її основою є десять тонн надчистого рідкого ксенону, який реагує на рідкісні зіткнення частинок. Якщо WIMP взаємодіє з ядром ксенону, виникає слабкий спалах світла й електронів, які фіксує детектор.

Останній цикл охопив 280 днів спостережень, включно з новими 220 днями між березнем 2023 та квітнем 2024 року. Загалом до 2028 року планується зібрати понад 1 000 днів даних. За словами фізика Г’ю Ліппінкотта з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, навіть відсутність нових частинок є важливим результатом, адже дозволяє встановлювати межі для можливих моделей темної матерії.

Дослідник Алвін Камаха, який зараз є професором Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, обрізає кабелі для масиву фотоелектронних помножувачів — світлових датчиків — у детекторі. Джерело: Мет Капуст/Підземна дослідницька лабораторія Сенфорда

Система має багатошарову структуру для відсікання фонових сигналів. Зовнішній детектор з акриловими резервуарами, заповненими сцинтилятором з гадолінієм, допомагає виявляти нейтрони, які можуть імітувати взаємодії WIMP. Дослідники також контролюють активність радону. Для уникнення людського упередження застосовується метод “salt­ing” — додавання штучних сигналів, що розшифровуються лише після завершення аналізу.

Результати LZ уточнюють межі для моделей темної матерії та відкривають нові напрями досліджень — від спостереження сонячних нейтрино до пошуку рідкісних ядерних розпадів. У проєкті беруть участь понад 250 науковців із 38 установ у США, Європі, Азії та Австралії. Як зазначив професор Гаррі Нельсон із UCSB, кожен новий результат наближає дослідників до розуміння того, з чого складається більша частина Всесвіту.