Новосибирский детектор темной материи зафиксировал необычный сигнал
Исследования показывают – почти 25 % от общей массы Вселенной занимает темная материя, которая недоступна прямому наблюдению и проявляется только в гравитационном взаимодействии. В ходе исследований группа новосибирских ученых столкнулась с новым явлением в физике регистрации излучения. Данные были получены на оборудовании, изготовленном в ИЯФ СО РАН специально для этого эксперимента.
Речь идет о появлении необычных медленных компонент в сигнале детектора. Их необычность в том, что неизвестно откуда они появляются, и в том, что они возрастают с увеличением электрического поля. Эти компоненты новосибирские физики обнаружили на своем детекторе первыми.
«Что это за эффект, никто не знает. В экспериментах DarkSide при низких энергиях также наблюдаются странные, пока необъяснимые эффекты. Они есть не только в аргоновых, но и в ксеноновых детекторах, и зависят от электрического поля. Возможно, это результат задержек электронов ионизации на метастабильных состояниях атомов при регистрации частиц. DarkSide-50 работает при низком поле, и там такого явления не наблюдается. А наш детектор работает и при низких, и при высоких электрических полях. Последнее измерение показало, что порог появления наших медленных компонент выше рабочих полей эксперимента DarkSide. Но если они поднимут поле, то этот эффект повлиял бы на результаты измерений», - цитирует пресс-служба института главного научного сотрудника ИЯФ СО РАН, доктора физико-математических наук Алексея Бузулуцкова.
Существование темной материи — одна из главных загадок современной физики, поскольку она недоступна прямому наблюдению. По всему миру проводятся эксперименты, нацеленные на поиск частиц темной материи с помощью наземных детекторов. Один из крупнейших в этой области проводит международная коллаборация DarkSide в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Италия), где более 10 лет ведется набор данных с помощью детектора DarkSide-50. С 2015 года в эксперименте участвует объединенная группа из ИЯФ СО РАН и НГУ, которая ведет исследования на своем детекторе. С его помощью удалось обнаружить необычное явление, которое предполагается включить в теоретическую модель эксперимента DarkSide.
«Наличие скрытой массы во Вселенной теоретически доказано, но что она на самом деле собой представляет, какова ее природа, — неизвестно. Есть ряд экспериментов по прямому поиску темной материи. Они проводятся на большой глубине под землей, чтобы свести к минимуму воздействие космических лучей, с помощью специальных детекторов на основе благородных газов — аргона и ксенона. Это криогенные двухфазные детекторы, где жидкость служит мишенью для частиц темной материи. При взаимодействии с мишенью эти частицы вызывают физические процессы, приводящие к свету и ионизации. Ионизация регистрируется в виде электролюминесцентного сигнала в двухфазных детекторах. Именно он нас заинтересовал, потому что он может использоваться для регистрации частиц темной материи малой массы. Мы имеем возможность изучать подобные сигналы у себя в институте, на прототипе двухфазного детектора на основе жидкого аргона», — сказал старший лаборант и аспирант ИЯФ СО РАН Егор Фролов