Знайдений новий спосіб пошуку "легкої" темної матерії

Фізики запропонували нову схему виявлення загадкових частинок темної матерії, яка допоможе знайти частинки відносно невеликих мас (якщо, звичайно, такі існують).

Проблема темної матерії (відома також як проблема прихованої маси) в космології полягає в тому, що багато гравітаційних взаємодій, які спостерігаються, неможливо пояснити, виходячи тільки з оцінок на видиму (баріонну) матерію.

Наприклад, відомо, що швидкість руху зірок навколо галактичного центру в спіральних галактиках повинна знижуватися обернено пропорційно до деякої міри відстані від цього центру. Разом з тим, у багатьох випадках швидкість залишається практично незмінною.

Причиною такої незвичайної поведінки повинна бути деяка прихована маса. Зараз однією з панівних гіпотез є гіпотеза про вімпи - слабо взаємодіючі масивни частинок, які не беруть участі в електрослабкій і сильній взаємодіях (і, як наслідок, лежать поза Стандартною моделлю). Для пошуку такого роду часток використовуються різноманітні детектори, в яких передбачається реєструвати взаємодію вімпів з атомами деякого робочого тіла з подальшою іонізацією атомів.

При розрахунку відгуку від такого детектора зазвичай вважається, що частка темної матерії взаємодіє з ядром атома. Подібний метод має суттєві обмеження на масу вімпів, які можна зловити таким чином. Зокрема, вони повинні бути досить важкими, щоб іонізувати атоми робочого тіла. В рамках нової роботи вчені запропонували нову методику розрахунків сигналу.

Зокрема, вони припустили, що частинки темної матерії можуть взаємодіяти не з ядром атома, а з його електронами. Їхні розрахунки показали, що такого роду взаємодію можна методами статистичного аналізу "виловити" в масі зібраних даних. Зокрема, їхній метод може допомогти у реєстрації частинок з масою менше одного гігаелектровольта (якщо такі існують).

Щоб довести, що їхній метод працює, фізики проаналізували дані, зібрані експериментом XENON. В рамках цього експерименту детектори, що містять в цілому близько 150 кілограмів ксенону (він виступає в ролі робочого тіла), розміщені в підземній лабораторії Гран-Сассо в Італії. Ця лабораторія з одного боку розташовується на висоті майже кілометр над рівнем моря, з другого - прихована гірськими породами товщиною 1,4 кілометра. Вона зовсім недавно потрапила на сторінки видань по всьому світу завдяки тому, що саме тут розташовується експеримент OPERA, в якому через технічну помилки були зареєстровані нейтрино, які рухаються зі надсвітловою швидкістю.

За словами вчених, їхній метод поки не дав конкретних результатів, однак, може стати в нагоді для майбутніх досліджень.

Раніше Європейське космічне агентство оголосило, що закінчило розбиратися з організаційними питаннями місії Euclid і переходить безпосередньо до будівництва космічного апарату для вивчення темного Всесвіту.