| | 18 января 2017 | Новости науки и техники
Темной материи снова удалось ускользнуть от внимания ученых
Таинственная темная материя в очередной раз доказала свою неуловимую природу. За все время, которое было потрачено учеными на ее поиски, только в одном из экспериментов были получены намеки на признаки существования темной материи. И последний эксперимент XENON100, который не так давно закончил сбор данных, не принес никаких результатов. Однако, согласно мнению ведущих экспертов в данной области, не все так просто как кажется с первого взгляда и еще рано отказываться от дальнейших поисков.
Напомним нашим читателям, что темная материя — это некое невидимое вещество, на долю которого приходится примерно 23 процента от всего, что существует в нашей Вселенной. Эта материя не взаимодействует ни с обычной материей, ни с электромагнитными волнами, а обнаружить ее можно только по гравитационному влиянию, оказываемому скоплениями темной материи на все окружающее.
Ученые уже не один раз пытались обнаружить частицы темной материи, закапывая экспериментальное оборудование все глубже и глубже для того, чтобы избежать пагубного влияния космических лучей и электромагнитного излучения.
В 1998 году ученые, работающие в рамках эксперимента DAMA, оборудование которого находилось под горой Gran Sasso в Италии, обнаружили следы темной материи в виде слабо взаимодействующих массивных частиц (weakly interacting massive particle, WIMP), масса-энергия которых находилась в диапазоне 10 гигаэлекттронвольт (ГэВ). Тогда ученым удалось зарегистрировать вспышки света, порожденные при столкновениях таких частиц с ядрами атомов материала датчика. Помимо этого, интенсивность этих вспышек носила ярко выраженный сезонный характер и ученые выдвинули предположение, что Земля, движущаяся вокруг Солнца, периодически проходит через поток «ветра» из частиц темной материи.
Данные, собранные экспериментом DAMA, были точны и не содержали явных ошибок. Однако, ученые-физики нашли множество других факторов, не имеющих никакого отношения к темной материи, которые могли быть источниками зарегистрированных сигналов. Не помогло даже то, что руководство эксперимента DAMA открыло доступ к собранным данным для того, чтобы их проверку могли выполнить другие независимые группы ученых.
После этого было проведено еще несколько экспериментов, нацеленных именно на обнаружение WIMP-частиц в диапазоне массы-энергии, указанном результатами эксперимента DAMA. В 2011 году был проведен эксперимент под названием CoGeNT, целью которого было опровержение результатов эксперимента DAMA. Однако, все произошло с точностью наоборот, Оборудование эксперимента CoGeNT в первое время также вроде бы регистрировало сигналы, но по мере накопления большого объема информации эти сигналы просто «растворились» в посторонних помехах и шумах. Позже оборудование эксперимента CoGeNT было подвергнуто модернизации и был собран новый набор научных данных, обработка которых ведется в настоящее время. И результаты этой обработки будут опубликованы позже в этом году.
И самым последним экспериментом стал эксперимент XENON100, чувствительность датчиков и масса рабочего тела которого во много раз превосходит аналогичные параметры предыдущего эксперимента XENON10. Отметим, что оборудование эксперимента XENON100 также расположено в лаборатории под горой Gran Sasso. Четыре года наблюдений не принесли ничего нового и неожиданного, ученым не удалось даже получить подтверждений «сезонной модуляции» наблюдаемых явлений. Более того, модернизированный эксперимент DAMA, который собирал данные на протяжении 2013 года, не получил даже подтверждений своих предыдущих наблюдений.
Масла в огонь «волны скептицизма» подливает тот факт, что представители научных групп двух экспериментов по обнаружению темной материи, LUX, США, Южная Дакота, и PandaX-II, Китай, еще не сообщили о фактах регистрации WIMP-частиц.
Несмотря на такую печальную картину, все это еще не означает, что с поисками темной материи все кончено. Лазейкой, которая оставляет надежду в данном случае, является тот факт, что в экспериментах DAMA использовался датчик на основе йодида натрия, а в эксперименте XENON100 рабочим телом датчика был жидкий ксенон. «Вполне вероятно, что темная материя может взаимодействовать по-разному с различными типами обычной материи» — пишут исследователи, — «А окончательные выводы можно будет сделать лишь после того, пока новый высокочувствительный датчик на основе йодида натрия не соберет большой объем данных, которые подтвердят или опровергнут результаты предыдущих экспериментов».
Очередной эксперимент, получивший название SABRE, уже находится на этапе проведения наблюдений и сбора данных в лаборатории SUPL (Stawell Underground Physics Laboratory), Виктория, Австралия. Он является почти точной копией эксперимента DAMA, реализованного на более высоком технологическом уровне. А первые результаты эксперимента SUPL станут доступны позже в этом году после первой предварительной обработки всего массива собранных научных данных.
А самой последней надеждой ученых является очередной эксперимент серии XENON. «Нынешние датчики являются относительно маленькими, было бы удивительно, если бы при их помощи действительно удалось найти что-нибудь экстраординарное» — пишут исследователи, — «Датчик следующего эксперимента XENON будет содержать уже 3.3 тонны жидкого ксенона, что должно увеличить его чувствительность на порядок. И все эти факты позволяют нам не терять надежду на успешный исход всего предприятия в целом».
