Ученые приближаются к разгадке истинной природы темной материи

Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ), самый чувствительный в мире детектор темной материи, представил новые результаты, которые значительно сужают возможности для одного из основных кандидатов в темную материю — слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMP). Анализ 280 дней данных, собранных глубоко под землей в исследовательском центре Санфорд в Южной Дакоте, позволил исследовать более слабые взаимодействия темной материи, чем когда-либо ранее. Детектор использует 10 тонн чистого жидкого ксенона в титановых резервуарах, создавая высокоизолированную среду для обнаружения слабых сигналов, которые могут указывать на WIMP.

Чувствительность LZ достигается за счет множества способов уменьшения фоновых сигналов, которые могут имитировать взаимодействие темной материи. Детектор расположен на глубине почти мили под землей для защиты от космических лучей, построен из тысяч ультрачистых низкорадиоактивных деталей и использует современные методы анализа для исключения фоновых взаимодействий. Критически важным компонентом является внешний детектор, разработанный при ведущем участии UCSB, который позволяет исключать нейтроны — частицы, дающие сигнал, идентичный ожидаемому от WIMP.

Для обеспечения объективности результатов коллаборация применила технику «подсаливания», добавляя искусственные WIMP signals во время сбора данных и раскрывая реальные данные только в самом конце анализа. Эти результаты значительно сужают поле возможностей для того, чем могут быть WIMP, позволяя всем ученым, занимающимся поиском темной материи, лучше сосредоточить свои поиски и отвергнуть неверные модели устройства вселенной. Эксперимент планирует собрать 1000 дней данных до завершения в 2028 году.