Logo
Cover

Новый эксперимент по поиску ускользающей темной материи дал странные результаты. Сами аномалии, зафиксированные детектором XENON1T, вероятно, не имеют отношение к темной материи, но могут быть свидетельством того, что ученые на верном пути.

Проект по изучению темной материи XENON1T пытается обнаружить следы воздействия слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) на обычную материю. Для этого ученые заполняют огромные цистерны жидким ксеноном. Если какая-то частица проникнет в них извне, она возбудит атомы ксенона и создаст вспышку света и свободные электроны, которые сможет засечь детектор.

Такой эффект способна, однако, вызвать не только темная материя — источником похожих событий могут быть и известные частицы, пишет New Atlas. Для того чтобы отфильтровать их, ученые вычитают эти помехи из общего числа полученных сигналов. И ждут появления «лишних».

Наконец, это произошло — исследователи ожидали получить в фоне 232 события, но оказалось, что их на 53 больше. Это огромное количество, которое свидетельствует о том, что несомненно произошло нечто странное.

Ученые дают три возможных объяснения. Сначала самое скучное: неизвестный источник помех. Сигнал может быть результатом распада тритрия в цистерне. Увы, но достаточно чувствительных инструментов для того, чтобы обнаружить такой крошечный уровень трития и отбросить эту вероятность, пока не существует.

Но есть и другие варианты. По словам ученых, самый вероятный кандидат — гипотетическая элементарная частица аксион, причем именно та, которая возникла в центре Солнца. Аксионы были предложены в 1970-х для решения проблемы СР-инвариантности. В теории, если у нее есть некая масса, то она может быть кандидатом на темную материю.

И хотя конкретно солнечные аксионы не могут быть темной материей, их обнаружение станет прорывом в физике.

Третье объяснение: источник этих сигналов — неизвестные прежде свойства нейтрино. Эти сверхлегкие элементарные частицы повсюду и редко взаимодействуют с другим веществом, но иногда это происходит. Если в данном эксперименте они взаимодействовали с ксеноном, то у них больший магнитный момент, чем допускает Стандартная модель. А значит, понадобится новая физика, чтобы это объяснить.

Если говорить в терминах вероятности, то лидирует гипотеза солнечного аксиона. Ее достоверность подтверждена с точностью 3,5 сигмы, то есть существует шанс 2 из 10 000, что наблюдение было случайностью. Для того, чтобы быть уверенными, ученым обычно требуется достоверность в 5 сигм. У двух остальных предположений по 3,2 сигмы.

По мнению американских ученых, аксионы могли, фактически, спасти нашу Вселенную от уничтожения на заре ее формирования. Они предположили, что в ранней Вселенной аксионы начали осциллировать, и это движение создало чуть больше материи, чем антиматерии.