Последняя калибровка LUX (Large Underground Xenon Detector) – установки для поиска темной материи – позволила увеличить чувствительность детектора более чем в 10 раз, подтвердив тем самым результаты, о которых было объявлено в октябре прошлого года после первого 90-дневного запуска инструмента. Если бы частицы малой массы, так называемые «WIMP», прошли через детектор, что LUX непременно бы их зафиксировал.
Новая высокоточная калибровка Large Underground Xenon демонстрирует чувствительность эксперимента к ультранизким энергетическим событиям. Новый анализ подтверждает выводы, согласно которым частицы темной энергии не удалось выявить во время 3-х месячного эксперимента, завершившегося прошлым летом.
В октябре минувшего года были объявлены первые результаты поисков темной материи датчиком LUX. Датчик, несмотря на то, что оказался чрезвычайно чувствительным, не нашёл доказательств существования частиц темной материи во время его первого 90-дневного «пробега», исключив тем самым довольно широкий спектр возможных моделей частиц темной материи. В ходе предыдущих экспериментов были обнаружены потенциальные «следы» частиц темной материи, характеризующихся чрезвычайно низкой массой, однако LUX не удалось обнаружить эти «подписи». Последняя работа была сосредоточена на демонстрации высокой чувствительности LUX к потенциальным сигналам во время писков таких частиц.
По словам Rick Gaitskell, физика из Университета Брауна и соисследователя LUX, недавняя калибровка позволила улучшить точность градирования примерно в 10 раз. Он отметает, что вероятность ошибки в первых результатах поиска частиц темной материи установкой исключена.
Результаты нового анализа были представлены 19 февраля 2014 года в Lake Louise Winter Institute (Канада) аспирантом James Verbus, проводившим калибровку.
По предположениям учёных темной материей представлено порядка 80% массы Вселенной. Хотя по сей день учёным не удалась её обнаружить, большинство физиков полностью уверенны в её существовании. Без гравитационного воздействия темной материи галактики и галактические скопления хаотично «летали» в необъятных просторах Вселенной. Пока не ясно, что именно из себя представляет темная материя, но согласно основной идеи, она состоит из субатомных частиц, так называемых «вимпов» — weakly interacting massive particles (WIMP). Предполагается, что вимпы присущи практически всей Вселенной, но почему они так редко взаимодействуют с другими формами материи и весьма нечасто проходят мимо Земли, учёным ещё предстоит узнать.
LUX разработан для того, чтобы обнаруживав те редкие случаи, когда вимпы взаимодействуют с другими формами материи. Установка представляет собой бак, в котором содержится порядка трёх тонн охлаждённого до жидкого состояния ксенона, оснащённый светочувствительными датчиками, каждый из которых способен обнаруживать один фотон за раз. Предполагается, что когда вимпы проходят сквозь бак, они в крайне редких случаях, способны соударяться с ядрами атомов ксенона. Такие удары приводят ядра в движение, в результате чего создается крошечная вспышка света и заряд иона, оба из которых, предположительно, должны фиксироваться светочувствительными датчиками.
Установка находится на глубине порядка 1,5 км, недалеко от Sanford Underground Research Facility в Южной Дакоте, где бак максимально ограждён от космических лучей и радиации, которая могла бы помешать фиксации сигнала от темной материи.
Последняя калибровка LUX кардинально отличалась от проводившихся ранее. Она проводилась непосредственно внутри установки. В предыдущие разы нейтронные калибровки выполнялись в отдельных испытательных капсулах, а не в самой установке.
LUX продолжит поиски вимпов уже в нынешнем году, когда начнётся годовой «пробег».
