Темна матерія знову вислизнути від уваги вчених

І останній експеримент XENON100, який не так давно закінчив збір даних, не приніс ніяких результатів. Однак, на думку провідних експертів в даній області, не все так просто як здається з першого погляду і ще рано відмовлятися від подальших пошуків.

Нагадаємо нашим читачам, що темна матерія – це якесь невидима речовина, на частку якого припадає приблизно 23 відсотки від усього, що існує в нашому Всесвіті. Ця матерія не взаємодіє ні зі звичайною матерією, ні з електромагнітними хвилями, а виявити її можна тільки по гравітаційному впливу, що чиниться скупченнями темної матерії на все навколишнє.Вчені вже не один раз намагалися виявити частинки темної матерії, закопуючи експериментальне обладнання все глибше і глибше для того, щоб уникнути згубного впливу космічних променів і електромагнітного випромінювання.

У 1998 році вчені, що працюють в рамках експерименту DAMA, обладнання якого перебувало під горою Gran Sasso в Італії, виявили сліди темної матерії в вигляді слабо взаємодіючих масивних частинок (weakly interacting massive particle, WIMP) , маса-енергія яких знаходилася в діапазоні 10 гігаелекттронвольт ( ГеВ). Тоді вченим вдалося зареєструвати спалаху світла, породжені при зіткненнях таких частинок з ядрами атомів матеріалу датчика. Крім цього, інтенсивність цих спалахів носила яскраво виражений сезонний характер і вчені висунули припущення, що Земля, що рухається навколо Сонця, періодично проходить через потік “вітру” з частинок темної матерії .

Дані, зібрані експериментом DAMA, були точні і не містили явних помилок. Однак, вчені-фізики знайшли безліч інших факторів, що не мають ніякого відношення до темної матерії, які могли бути джерелами зареєстрованих сигналів. Не допомогло навіть те, що керівництво експерименту DAMA відкрило доступ до зібраних даних для того, щоб їх перевірку могли виконати інші незалежні групи вчених.

Після цього було проведено ще кілька експериментів, націлених саме на виявлення WIMP-частинок в діапазоні маси-енергії, зазначеному результатами експерименту DAMA. У 2011 році був проведений експеримент під назвою CoGeNT, метою якого було спростування результатів експерименту DAMA. Однак, все відбулося з точністю навпаки, Устаткування експерименту CoGeNT в перший час також начебто реєструвало сигнали, але в міру накопичення великого обсягу інформації ці сигнали просто “розчинилися” у сторонніх перешкодах і шуми. Пізніше обладнання експерименту CoGeNT було піддано модернізації і був зібраний новий набір наукових даних, обробка яких ведеться в даний час. І результати цієї обробки будуть опубліковані пізніше в цьому році.

І найостаннішим експериментом став експеримент XENON100, чутливість датчиків і маса робочого тіла якого у багато разів перевершує аналогічні параметри попереднього експерименту XENON10. Відзначимо, що обладнання експерименту XENON100 також розташовано в лабораторії під горою Gran Sasso. Чотири роки спостережень не принесли нічого нового і несподіваного, вченим не вдалося навіть отримати підтверджень “сезонної модуляції” спостережуваних явищ. Більш того, модернізований експеримент DAMA, який збирав дані протягом 2013 року, не отримав навіть підтверджень своїх попередніх спостережень.

Масла у вогонь “хвилі скептицизму” підливає той факт, що представники наукових груп двох експериментів по виявленню темної матерії, LUX, США , Південна Дакота, і PandaX-II, Китай , ще не повідомили про факти реєстрації WIMP-частинок.

Незважаючи на таку сумну картину, все це ще не означає, що з пошуками темної матерії все скінчено. Лазівкою, яка залишає надію в даному випадку, є той факт, що в експериментах DAMA використовувався датчик на основі йодиду натрію, а в експерименті XENON100 робочим тілом датчика був рідкий ксенон. “Цілком ймовірно, що темна матерія може взаємодіяти по-різному з різними типами звичайної матерії” – пишуть дослідники, – “А остаточні висновки можна буде зробити лише після того, поки новий високочутливий датчик на основі йодиду натрію не збере великий обсяг даних, які підтвердять або спростують результати попередніх експериментів “.

Черговий експеримент, який отримав назву SABRE, вже знаходиться на етапі проведення спостережень і збору даних в лабораторії SUPL (Stawell Underground Physics Laboratory), Вікторія, Австралія. Він є майже точною копією експерименту DAMA, реалізованого на більш високому технологічному рівні. А перші результати експерименту SUPL стануть доступні пізніше в цьому році після першої попередньої обробки всього масиву зібраних наукових даних.

А самій останньою надією вчених є черговий експеримент серії XENON. “Нинішні датчики є відносно невеликими, було б дивно, якби при їх допомоги дійсно вдалося знайти що-небудь екстраординарне” – пишуть дослідники, – “Датчик наступного експерименту XENON буде містити вже 3.3 тонни рідкого ксенону, що має збільшити його чутливість на порядок. І всі ці факти дозволяють нам не втрачати надію на успішний результат всього підприємства в цілому “.