НаверхОхота за тёмной материей снова разочаровала — огромный эксперимент не нашёл главную цель
Учёные годами ждали ответа от гигантского детектора под землёй, но в итоге получили только намёки на новые свойства нейтрино, а не на загадочную субстанцию Вселенной
Основные идеи
Мнение автора
Эксперимент LZ не увидел тёмную материю, однако он показал, где искать дальше. Результаты по нейтрино укрепляют теорию и помогают убрать ложные направления. Стоит ждать следующей фазы, потому что длительные наблюдения повышают шанс заметить редкие события.
Один из крупнейших экспериментов в истории поиска тёмной материи завершился без долгожданного открытия. Прибор LUX-ZEPLIN (LZ), спрятанный в километровой глубине под Южной Дакотой, собирал данные больше года. Он должен был помочь разобраться с таинственной субстанцией, из которой, как считают физики, состоит большая часть космического вещества.
Исследователи использовали рекордный объём данных и значительно расширили список возможных свойств частиц, которые могут объяснить тёмную материю. Но результата, который стал бы сенсацией, не произошло. Учёные признают, что эксперимент стал важным этапом, так как показывает, где именно необходимо искать дальше, чтобы избежать ошибочных срабатываний.
«Мы пытаемся закрыть огромный пробел в понимании Вселенной», — объяснил один из участников исследования, руководитель астрофизической группы Брауновского университета.
Что именно искали
Команда рассчитывала обнаружить два типа событий:
- столкновения слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMPs), которые считаются одним из главных кандидатов на роль тёмной материи;
- следы солнечных нейтрино, возникающих в ядре звезды.
Учёные заранее подозревали, что сигналы от нейтрино могут выглядеть почти так же, как и отклик от гипотетических частиц тёмной материи. Из-за этого им было необходимо сначала научиться отличать одно от другого.
Эксперимент длился 417 дней — с марта 2023 года по апрель 2025 года. За это время детектор обновили и повысили чувствительность, чтобы он мог «увидеть» крайне редкие взаимодействия фундаментальных частиц.
В центре установки находилась цилиндрическая камера с жидким ксеноном. Когда частица сталкивается с ядрами вещества внутри, появляется вспышка света и поток электронов. Эти сигналы позволяют понять, что именно произошло.
Первые подтверждения нейтрино
Наблюдения помогли повысить уверенность в том, что нейтрино типа бор-8 действительно взаимодействуют с ксеноном. Теперь будущие исследования смогут избегать ложных интерпретаций, которые раньше легко путали с тёмной материей.
Физики говорят о «сигма-уровне» — степени уверенности в результате. Научным стандартом считается 5 сигма. LZ приблизился к нему и достиг 4,5 сигма, что намного выше результатов, полученных ранее на других установках. Это особенно впечатляет, потому что такие нейтрино фиксируются примерно раз в месяц, даже если наблюдение идёт в объёме около десяти тонн вещества.
А вот тёмная материя снова ускользнула
С WIMPs всё сложнее. Если бы частица тёмной материи попала в ядро ксенона, ядро должно было бы получить так называемый когерентный удар — характерный отклик, который физики легко опознали бы.
Но детектор не увидел ничего похожего.
Учёные подчёркивают, что отсутствие результата тоже имеет значение. Оно позволяет ограничить диапазон свойств тёмной материи и указывает физикам, в каких направлениях дальнейшие поиски будут заведомо бесполезными.
Новый этап запланирован
Пауза продлится недолго. В 2028 году исследователи начнут новую фазу эксперимента. На этот раз установка будет собирать данные больше трёх лет — около 1000 дней.
Чем длиннее проект, тем выше вероятность уловить крайне редкие события — как от нейтрино, так и от гипотетических частиц, которые не вписываются в существующий Стандартный модельный набор физики.
Учёные не теряют оптимизма
Физики признают, что стараются не делать поспешных выводов. Природа часто оказывается куда сложнее и непредсказуемее любых идеальных теорий.
Исследователи уверены, что даже «нулевой результат» помогает продвигаться вперёд, потому что он исключает ошибочные и слишком красивые модели, которые не подтверждаются в реальных условиях.
Поиск тёмной материи остаётся одной из самых запутанных задач современной науки.
Каждый новый опыт добавляет знаний, но часто — вовсе не тех, на которые изначально рассчитывали физики.
И если Вселенная действительно скрывает свой главный секрет так тщательно, то будущие эксперименты станут ещё сложнее и масштабнее.
Вас разорвет на атомы. Ученый объяснил, почему падение в черную дыру — худшая смерть во Вселенной
