Благодаря этому достижению проект SuperCMD переходит от этапа строительства к фазе подготовки к работе. Исследователи смогут включить детекторы темной материи, которых функционируют только при экстремально низких температурах. Ожидается, что оборудование достигнет наивысшего уровня чувствительности для обнаружения частиц малой массы (около половины массы протона), сообщает Phys.

Достижение ультрахолодной температуры означает, что теперь можно начинать калибровку детекторов для первого поиска темной материи. Обнаружение темной материи не только раскроет природу большей части массы Вселенной, но и станет ключом к новой области физики частиц.

Коллаборация из 24 научных институтов создала проект SuperCDMS для обнаружения частиц легкой темной материи, которые настолько слабо взаимодействуют с обычным веществом, что наблюдать ее напрямую невозможно. Для того чтобы получить возможность зарегистрировать эти частицы, ученые используют чувствительные сверхпроводящие датчики и кристаллы кремния и германия. Но для того, чтобы распознать взаимодействия темной материи, необходимо точно понимать, как детекторы реагируют на столкновение с частицами.

Специалисты лаборатории «Фермилаб» провели эксперимент по изучению реакции детекторов на взаимодействия известных частиц. Под лабораторией, на глубине 106 метров, была построена подземная установка NEXUS, защищенная от космических лучей. Установка использует нейтронный пучок для имитации ожидаемых взаимодействий в эксперименте SNOLAB и калибровки детекторов.

«Без этих измерений мы не смогли бы определить, исходит ли обнаруженный сигнал от темной материи или от обычных фоновых частиц», — пояснил Энектали Фигероа-Фелисиано, один из участников проекта.

Помимо поиска темной материи, беспрецедентная чувствительность SuperCDMS позволит ученым исследовать ранее недоступные энергетические регионы и, возможно, открыть совершенно новые типы взаимодействий частиц.

Считается, что около 80% массы Вселенной приходится на темную материю, однако что это за частицы, науке не известно. Группа ученых под руководством физиков из Швейцарии провела серию экспериментов с однофотонным детектором SNSPD, который улавливает фотоны, возникающие при столкновении темной материи с обычной, барионной. Загадку темной материи исследователи пока не раскрыли, но им удалось достичь рекордного порога чувствительности примерно в одну десятую массы электрона.