Версия для печати
Вернуться к списку

«Странные, пока необъяснимые эффекты»: новосибирские физики сделали открытие, изучая темную материю

Приблизительно четверть от общей массы вселенной составляет так называемая «темная материя»; ее существование – одна из главных загадок физики, поскольку она состоит из частиц, неизвестных современным ученым, о наличии которых мы можем только косвенно судить по некоторым гравитационным эффектам.

Тем не менее, физики настойчиво продвигаются в изучении темной материи. Для этого используют специальные детекторы-ловушки.

«Есть ряд экспериментов по прямому поиску темной материи. Они проводятся на большой глубине под землей, чтобы свести к минимуму воздействие космических лучей, с помощью специальных детекторов на основе благородных газов — аргона и ксенона. Это криогенные двухфазные детекторы, где жидкость [охлажденные до жидкого состояния благородные газы] служит мишенью для частиц темной материи. При взаимодействии с мишенью эти частицы вызывают физические процессы, приводящие к свету и ионизации», ‒ пояснил старший лаборант и аспирант ИЯФ СО РАН Егор Фролов.

Ученые Института ядерной физики СО РАН и Новосибирского госуниверситета участвуют в международной коллаборации по поиску темной материи «DarkSide». Установка DarkSide-50 расположена в подземной лаборатории Гран-Сассо итальянского Национального института ядерной физики (INFN), здесь работают физики не только из Италии и Сибири, но и группы из Бразилии, Испании, Италии, Китая, Польши, США и Франции. Ученые из ИЯФ присоединились к проекту 6 лет назад и теперь объявили о сделанном ими открытии, природа которого, впрочем, до конца неясна им самим. Они обнаружили новое явление во время регистрации ионизирующего излучения: оборудование, изготовленное в ИЯФ СО РАН специально для этого эксперимента, зафиксировало необычные медленные компоненты в сигнале. Их необычность в том, что неизвестно откуда они появляются, и в том, что они возрастают с увеличением электрического поля – новосибирские физики обнаружили это на своем детекторе первыми.

«Что это за эффект, никто не знает, — отметил главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Алексей Бузулуцков. — DarkSide-50 работает при низком поле, и там такого явления не наблюдается. А наш детектор работает и при низких, и при высоких электрических полях. Последнее измерение показало, что порог появления наших медленных компонент выше рабочих полей эксперимента DarkSide».

В данный момент ученые пытаются выяснить природу необычных медленных компонент и построить теоретическую модель этого явления. Полное описание данных, полученные на детекторе, физики планируют представить в течение года.

«Сегодня в мире насчитывается больше десятка экспериментов по прямой регистрации частиц темной материи, — сказал Алексей Бузулуцков. — Будущее в этом направлении науки за двухфазными детекторами, в частности, аргоновыми. Сейчас в Италии строится фабрика по производству обедненного аргона, очищенного от радиоактивных примесей, и реализуется проект DarkSide-20k. Это детектор, в котором используется 20 тонн жидкого аргона в активной области. К концу текущего десятилетия планируется увеличить этот объем до 400 тонн».

Ученый предположил, что эксперименты такого масштаба будут не по силам отдельному государству и, скорее всего, все детекторы по поиску темной материи объединятся в одну глобальную коллаборацию, частью которой останутся и новосибирские ученые.