МОСКВА, 17 марта. /ТАСС/. Новые данные с эксперимента XENONnT исключили существование большого числа форм относительно легкой «тяжелой» темной материи, в том числе так называемой «зеркальной» темной материи, состоящей из «отраженных» аналогов протонов, электронов и других элементарных частиц. Результаты замеров ученых были опубликованы в статье в научном журнале Physical Review Letters.
«Проведенные нами замеры позволили нам значительно сузить окно масс, в котором могут существовать относительно легкие частицы темной материи, в том числе почти все тяжелые формы “зеркальной” темной материи. В частности, замеры на XENONnT исключают существование “отраженного” кислорода и всех аналогов атомов металлов, чье существование допускают теория, описывающие возможные свойства “зеркальной” темной материи», — пишут исследователи.
К такому выводу пришел коллектив физиков, работающий с установкой XENONnT, одним из самых крупных детекторов темной материи в мире, который размещен в подземной лаборатории Гран-Сассо на глубине в 1,4 км от поверхности Земли. Он представляет собой огромный чан, заполненный восемью тоннами сверхчистого ксенона, чьи взаимодействия с частицами темной материи должны порождать вспышки света, которые отслеживаются при помощи специальных датчиков-фотоумножителей.
Изначально прибор был построен для поисков так называемых вимпов, классичекой «тяжелой» темной материи, однако несколько лет назад его предшественник, XENON1T, обнаружил возможные следы существования другой, более легкой формы темной материи. Результаты этих замеров были впоследствии опровергнуты на XENONnT, однако эта история породила интерес к поискам «альтернативных» вариантов этой загадочной субстанции, обладающих низкой массой.
В прошлом ведение подобных наблюдений считалось крайне сложным или почти невозможным из-за наличия так называемого «нейтринного тумана». Так физики называют фоновый шум, возникающий в результате взаимодействий между ядрами ксенона и солнечными нейтрино и мешающий распознавать похожие по свойствам вспышки, порождаемые легкими частицами темной материи. Научная команда XENONnT впервые заглянула внутрь данного «тумана», объединив данные, полученные в ходе двух первых циклов работы этой установки в 2021 и 2022−2023 годах.
Проведенный физиками анализ этих данных исключил существование частиц «легкой» темной материи, чья масса должна быть примерно в 3 — 12 раз выше, чем у протона, а также почти всех форм «зеркальной» темной материи, похожей по структуре и массе на атомы кислорода, железа, а также других металлов и прочих тяжелых элементов. Последующие циклы работы XENONnT, как надеются исследователи, помогут им проверить на прочность еще большее число теорий, описывающих альтернативные формы легкой темной материи.
