Эксперименты по поиску темной материи обнаружили «нейтринный туман»

Два эксперимента по поиску темной материи обнаружили нейтринный туман — плотное облако нейтрино, по-видимому, исходящее от Солнца. Об этом открытии сообщают исследователи из XENON и PandaX — двух научных экспериментов, работающих независимо в Италии и Китае соответственно.  

Нейтрино — маленькие, беззарядные и почти безмассовые субатомные частицы, которые либо вообще не взаимодействуют с материей, либо взаимодействуют очень слабо. Обычно их фиксируют с помощью когерентного упругого рассеяния нейтрино на ядре (CEvNS) — процесса, в котором нейтрино взаимодействуют со всем ядром, а не только с протоном или электроном. Но, как оказалось, детекторы темной материи тоже могут их обнаруживать.

Эксперименты PandaX и XENON пытаются зафиксировать возможную частицу темной материи — гипотетическую слабо взаимодействующую частицу вимп. Ученые используют гигантские резервуары очищенного и ультрахолодного жидкого ксенона. Если вимп случайно столкнется с ядром ксенона, это вызовет обнаруживаемый сигнал в форме фотонов или электронов.

Однако высокоэнергетическое нейтрино может производить сигнал, который удивительно похож на вимп. Исследователи давно предсказывали, что такие сигналы могут представлять собой туман, который может маскировать потенциальный сигнал от кандидатов темной материи в определенном пространстве параметров. Но только теперь эксперименты достигли достаточной точности, чтобы наблюдать этот туман.

В ходе исследования ученые проанализировали данные экспериментов за два года. Их анализ выявил сигналы CEvNS от радиоактивного бета-распада Бора-8 в ядре Солнца. Команда XENON сообщила о 11 сигналах, а PandaX идентифицировала 75 сигналов. Однако статистическая достоверность для обоих экспериментов почти одинаковая: 2,64 сигма (для PandaX) и 2,73 сигма (для XENON). 

Хотя обнаружение нейтринного тумана важное достижение, наличие плотных нейтринных облаков вокруг темной материи затрудняет поиски неуловимой темной материи. Тем не менее исследователи полагают, что это ограничение можно будет преодолеть.

Исследователи уже разрабатывают стратегии для смягчения такого воздействия. Например, путем добавления направленной чувствительности к обнаружению: солнечные нейтрино исходят от Солнца, в то время как «ветер» частиц темной материи, как ожидается, будет дуть с направления, определяемого движением Солнечной системы относительно гало темной материи, окружающего нашу Галактику.

Читать далее:

Привычное, но непонятное поведение собак наконец-то объяснили

Биологи случайно нашли животное, которое стареет в обратном направлении

Названа дата следующей магнитной бури: когда она обрушится на Землю

_{Иллюстрация на обложке: APS/Alan Stonebraker}