Вперше в історії вчені виявили раніше невідомі структури темної матерії

Міжнародна наукова спільнота досягла визначного успіху в дослідженні одних із найзагадковіших частинок у Всесвіті. Два провідні експерименти з пошуку темної матерії — XENON в Італії та PandaX у Китаї — вперше в історії зафіксували хмару нейтрино, яку за своїми характеристиками порівнюють із туманом. Про це пише Interesting Engineering.

Нейтрино, які часто називають «частинками-примарами», є найпоширенішими частинками у Всесвіті. Ці субатомні частинки характеризуються відсутністю електричного заряду, мінімальною масою та надзвичайно слабкою взаємодією з матерією, що дозволяє їм безперешкодно проходити крізь фізичні об'єкти.

Для виявлення цих невловних частинок науковці використовували метод когерентного пружного розсіяння нейтрино на ядрі (CEvNS). Під час цього процесу відбувається взаємодія нейтрино з атомним ядром, внаслідок якої енергія частинки рівномірно розподіляється по всьому ядру, спричиняючи його відскок. Саме вимірювання цієї енергії дозволяє підтвердити присутність нейтрино.

Обидва експерименти використовували рідкий ксенон як середовище для виявлення навіть найслабших сигналів від нейтрино. За два роки спостережень вдалося зафіксувати сигнали CEvNS, що виникають внаслідок розпаду бору-8 в ядрі Сонця. При цьому експеримент XENON зареєстрував 11 сигналів CEvNS, а PandaX — 75. Важливо, що статистична достовірність обох експериментів виявилася приблизно однаковою, що підтверджує достовірність виявлення нейтрино.

Проте це відкриття створило несподівані виклики для дослідників темної матерії. Виявлена хмара нейтрино генерує фонові сигнали, які можуть накладатися на сигнали від темної матерії, що ускладнює процес їх розрізнення.

Однак наукова спільнота налаштована оптимістично. Як зазначає Елізабетта Барберіо з Мельбурнського університету, ці труднощі є цілком переборними, і дослідження продовжуватимуться, попри виявлені перешкоди.