Мы уже нашли темную материю? Это может скрываться в существующих данных, говорится в исследовании.
Ключевые выводы
- Новое исследование предлагает искать темную материю в процессе рассеяния.
- Ученые считают, что в существующих данных могут скрываться индикаторы темной материи.
- Исследователи стремятся адаптировать текущие эксперименты, чтобы найти неуловимые частицы.
Темная материя, как известно, занимает 27% существующей массы-энергии Вселенной. Темная энергия поглощает еще 68%, в то время как на обычную материю и энергию, включая нас, приходится всего около 5%, по оценкам ученых. Но если так много всего занято темной материей и темной энергией, где же они? Ни то, ни другое не было окончательно обнаружено, но новое исследование предлагает новый способ обнаружения сигнатур темной материи на основе уже собранных данных.
Исследование, проведенное учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли, показало, что можно обнаружить сигналы темной материи во время рассеяния. Этот процесс происходит, когда частицы темной материи сталкиваются с атомными ядрами, вызывая небольшие вспышки света и другие потенциально заметные индикаторы. Ученые думают, что могут точно определить такие моменты и зафиксировать темную материю, ища выброшенные электроны, нейтрино или другие признаки.
Исследование предполагает, что некоторые существующие в настоящее время эксперименты могут быть адаптированы для поиска таких сигналов, которые связаны с тем, как поглощается энергия темной материи.
Ученые также предлагают просмотреть данные детектора частиц, которые уже были собраны, чтобы найти характеристики темной материи.
Ведущий автор исследования, научный сотрудник с докторской степенью Джефф Дрор из Теоретической группы лаборатории Беркли и Центра теоретической физики Беркли Калифорнийского университета в Беркли объяснил, что « Вы можете добиться огромного прогресса с очень небольшими затратами, если немного отступите в том, как мы думали о темной материи».
Матрицы фотоумножителей, подготовленные для эксперимента LUX-ZEPLIN. Сэнфордский подземный исследовательский центр в Лиде, Южная Дакота.
Исследователи надеются, что их подход может открыть новые пути в поисках неуловимой темной материи. Один из планов состоит в том, чтобы сосредоточиться на обнаружении легких фермионов, которые могут быть связаны с так называемыми «стерильными нейтрино» - еще одной теоретической частицей.
Наиболее благоприятными для повторной адаптации, по мнению ученых, были бы существующие эксперименты с использованием больших, высокочувствительных детекторных материалов с низким уровнем фонового «шума» или помех. Одним из таких приспособлений может быть сверхчувствительный UX-ZEPLIN (LZ), проект по поиску темной материи, который в настоящее время строится на бывшей шахте в Южной Дакоте.
Другая возможность - попробовать новый метод с данными обсерватории обогащенного ксенона (EXO),подземного эксперимента, который уже сотрудничал с исследователи.
«Данные уже в основном лежат там. Нужно просто посмотреть на это, - заявил Дрор.
Ученые планируют изучить различные варианты сотрудничества, чтобы настроить уже запущенные эксперименты.
Дрор считает, что в будущем можно будет узнать, из чего состоит темная материя. «Для меня это огромная мотивация продолжать работать - есть новая физика», - добавил он.
Соавторы исследования включали аспиранта Калифорнийского университета в Беркли Роберт МакГи и Джилли ЭлорВашингтонского университета.
Прочитайте новое исследование в журнале Physical Review Letters.