Новосибирские ученые зафиксировали странные сигналы при поиске темной материи
Ученые из ИЯФ СО РАН и НГУ первые в мире зафиксировали медленную компоненту на детекторе темной материи, сообщает Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Эксперимент проводится в рамках международного проекта DarkSide.
Большая часть массы Вселенной — темная энергия, теоретическая величина-константа, которая описывает расширение. Только 5% массы — обычная материя из барионов, и примерно 25% — темная материя. Но последнюю нельзя наблюдать напрямую, только через гравитационные взаимодействия. По всему миру пытаются зафиксировать частицы темной материи. Самый крупный проект в этой сфере — DarkSide — базируется в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Италия) и объединяет ученых из Северной и Южной Америки, Европы и Азии.
Группа из ИЯФ СО РАН и НГУ присоединились к DarkSide в 2015 году и построили собственный двухфазный детектор на аргоне.
По словам старшего лаборанта и аспиранта ИЯФ СО РАН Егора Фролова, скрытая масса Вселенной доказана теоретическими расчетами. Но никто не знает, что она собой представляет и какова ее природа. Ученые ищут темную материю с помощью криогенных двухфазных детекторов на основе благородных газов — аргона и ксенона. Чтобы космические лучи меньше влияли на эксперимент, его проводят под землей. Жидкость в детекторах — мишень для частиц темной материи. При их взаимодействии появляются свет и ионизация, которую регистрирует детектор в форме электролюминесцентного сигнала.
В ходе исследования новосибирские ученые зафиксировали новое явление — медленные компоненты в сигнале детектора. Неизвестно, откуда они появляются и почему возрастают с увеличением электрического поля.
«Что это за эффект, никто не знает, — отметил главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Алексей Бузулуцков. — В экспериментах DarkSide при низких энергиях также наблюдаются странные, пока необъяснимые эффекты. Такие эффекты 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. [Установка] 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».
Сейчас новосибирские ученые строят теоретическую модель. Они собираются выяснить природу медленных компонент и описать ее в течение года.