Фізики здійснили відкриття, що наближає людство до розуміння природи темної матерії

Міжнародна команда фізиків із проєкту LUX-ZEPLIN (LZ) повідомила про нові результати пошуку темної матерії — невидимої субстанції, яка становить близько 85% маси Всесвіту. Вчені виявили сигнал, що поводиться подібно до частинок темної матерії на раніше недосяжних енергетичних рівнях, що може свідчити про поступове наближення до розкриття природи цієї космічної загадки.

Експеримент LUX-ZEPLIN, розташований у колишній золотій шахті на глибині майже 1,5 км у Південній Дакоті (США), є одним із найбільших у світі детекторів темної матерії. Там, під шаром землі, майже відсутні космічні промені та фонове випромінювання, що дозволяє фіксувати найслабші сигнали. Команда використовує десять тонн рідкого ксенону, спостерігаючи, як потенційні частинки темної матерії — слабо взаємодійні масивні частинки (WIMP) — можуть взаємодіяти з атомами цього інертного газу.

Центральний детектор LUX-ZEPLIN. Джерело: Метью Капуст / Підземний дослідницький центр Сенфорда

Під час нового циклу спостережень вчені зосередилися на діапазоні мас від 5 до 10 ГеВ/с², що раніше майже не досліджувався. Саме в цьому діапазоні прилад зафіксував сигнали від нейтрино бору‑8, які утворюються в ядрі Сонця. Ці частинки взаємодіють із ксеноном так само як, за теорією, мали б взаємодіяти WIMP — що вказує на здатність детектора потенційно виявити темну матерію.

«Ми відкрили нове вікно у Всесвіт, ставши провідним експериментом у пошуку WIMP при низьких масах», — заявив доктор Джим Добсон із Королівського коледжу Лондона. За його словами, спостереження відомого нейтринного сигналу дає впевненість, що коли з’явиться слід темної матерії, система буде готова його розпізнати.

Проєкт LUX-ZEPLIN, у якому беруть участь понад 250 науковців і інженерів із різних країн, планує зібрати дані за 1000 днів. Це дасть змогу суттєво розширити межі пошуку та, ймовірно, зробити перший у світі прямий експериментальний крок до виявлення частинок темної матерії — однієї з найважливіших цілей сучасної космології.