И хорошо, и плохо: физики впервые обнаружили призрачные частицы в эксперименте с темной материей

Найпоширенішими частинками у Всесвіті є нейтрино. Це крихітні елементарні частинки, які не мають заряду і майже не мають маси, які або взагалі не взаємодіють з матерією, або взаємодіють дуже слабо. Оскільки нейтрино майже не взаємодіють з матерією, вони здатні проходити крізь будь-який об'єкт таким чином, що їх майже неможливо виявити. Тому нейтрино називають примарними частинками. Уперше фізики, які працюють із детектором темної матерії XENON в Італії і таким самим пристроєм під назвою PandaX у Китаї, виявили нейтринний туман або щільну хмару нейтрино. Таким чином було вперше виявлено астрофізичні нейтрино під час пошуків частинок темної матерії. Результати двох досліджень опубліковані в журналі Physical Review Letters, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нейтрино зазвичай виявляють детектори за допомогою процесу, в якому нейтрино взаємодіють з усім ядром атома, а не тільки з протоном або електроном. Цей процес рівномірно розподіляє енергію нейтрино по атомному ядру, змушуючи його відскакувати. Потім вчені вимірюють енергію, що виходить від цього процесу, щоб виявити наявність нейтрино. Зокрема, це стосується нейтрино, які виробляє Сонце.

Два детектора темної матерії використовують рідкий ксенон для пошуку частинок темної матерії або нейтрино, вивчаючи, як ці частинки взаємодіють з атомами ксенону. Таким чином фізики можуть виявити навіть слабкі сигнали від цих невловимих частинок. Аналіз отриманих даних дав змогу виявити сигнали нейтрино, які виходять від радіоактивного бета-розпаду ізотопу бор-8 в ядрі Сонця. Таким чином, за словами вчених, їм вдалося вперше виявити нейтринний туман за допомогою детекторів темної матерії.

Хоча це велике досягнення, все ж наявність щільних нейтринних хмар навколо темної матерії ускладнює пошук таємничої і невловимої темної матерії. Це пов'язано з тим, що самі нейтрино складно виявити. Через те, що нейтрино створюють хмари, яких багато у Всесвіті, це може призводити до створення фонового шуму. Це означає, що спроби знайти частинки темної матерії можуть бути приречені на провал.

Наприклад, під час експериментів, пов'язаних із пошуком темної матерії, зокрема, за допомогою пошуку рідкісних взаємодій з атомними ядрами, нейтрино в тумані можуть виробляти сигнали, які нагадують сигнали від взаємодій темної матерії. Таким чином розрізнити різні сигнали стає дуже важко.

Але фізики вважають, що нейтринний туман не є надто великою загрозою для пошуків темної матерії і вдасться домогтися успіху в поділі різних сигналів, від нейтрино і від частинок невловимої матерії.

Як уже писав Фокус, у галактиці Андромеди зникла зірка незвичайним чином. Астрономи виявили лише другий приклад невдалої наднової за всю історію спостережень за космосом.

Також Фокус писав про те, що фізики з ЦЕРН створили спеціальний пристрій, який дасть змогу довго зберігати і перевозити на далекі відстані антиматерію. Це важливо, адже цей прорив дасть змогу значно збільшити точність вимірювання дзеркальної форми звичайної матерії.